钼酸根阴离子在增强聚苯胺包覆的镍钴层状氢氧化物的电容和析氧行为中的关键作用

理论容量大且过电位低的层状氢氧化物(LDHs)是极有前景的超级电容电池和析氧反应的电极材料;然而,体相LDHs的低电导率和活性位点不足增加了电极的内阻,降低了电极容量和产氧效率.本文采用两步法制备了聚苯胺包覆的MoO42?插层的镍钴层状双金属氢氧化物复合电极(M-LDH@PANI).随着LDH中MoO42?含量的增加,针状的LDH微球逐渐演化为具有较高比表面积的片状M-LDH微球,这为整个电极提供了更多的电化学位点.此外,非晶态的聚苯胺包覆提高了复合电极的电导率.在引入适量MoO42?插层离子时,M-LDH@PANI表现出显著强化的储能和催化性能.所获得的M-LDH@PANI-0.5在析氧反应中表现出优越的电催化活性(10 mA cm?2时的过电位为266 mV),作为超级电容电池电极则具有864.8 C g?1的高容量.采用M-LDH@PANI-0.5作为正极及以活性炭作为负极组装的超级电容电池在功率密度为8,300.0 W kg?1时能量密度为44.6 Wh kg?1,且具有优异的循环稳定性(10000次循环后保留83.9％的初始容量).本文为LDH基材料的阴离子插层改性增强材料性能的机理提供了一个非传统的解释.在上述研究基础上,采用射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和比表面积测试(BET)等手段对样品进行了深入表征.XRD结果表明,MoO42?插层的LDH材料的层间晶面(003)的峰随着MoO42?含量的增加而逐渐消失,这是由于晶面间距越大越容易受到晶粒细化的影响,间距大的晶格更容易受到破坏,导致晶格的展宽和弱化,从而间接证明MoO42?的成功插层.SEM、HRTEM和BET测试结果表明,MoO42?的含量对材料的形貌和比表面积具有重大影响.利用XPS对样品的价态进行了研究,发现随着MoO42?含量的增加,Co和Ni的价态没有明显变化.电化学测试结果表明,电极的储能和催化性能随MoO42?含量的增加而先增加后减小.利用理论计算分析了MoO42?在LDH中的插层行为,发现少量的MoO42?有利于扩大LDH的层间间距,而过量的MoO42?则会与LDH的H原子结合,从而与电解液中的OH?竞争,导致复合电极的电化学性能下降.此外,MoO42?插层的片状微球能有效调节材料的去质子化能,大大加速电极表面的氧化还原反应.因此,MoO42?插层能够显著强化LDH基材料的超级电容电池电极和OER催化剂电化学性能.     

机械合金化结合高压烧结制备PbSe-PbS固溶体合金的热电性能

硒化铅(PbSe)作为一种无碲热电材料受到广泛关注。采用机械合金化结合高压烧结方法制备了PbSe-PbS固溶体合金(PbSe1–x Sx),并研究了Se/S含量对其结构和热电性能的影响。结果表明:采用机械合金化法能够快速合成出PbSe1–x Sx固溶体合金粉末,高压烧结实现了其快速致密化;通过调整Se/S比例可以实现PbSe1–x Sx电输运性能和导电类型的调控;固溶体合金能够实现短波声子散射,显著降低PbSe材料的热导率;当x=0.5、温度为600 K时,PbSe1–x Sx的最高品质因子达到0.54,比PbSe的品质因子(0.33@450K)高64%。     

量子点材料的制备及应用研究进展

量子点具有发光效率高,光、热及化学稳定性好,简单的加工和成膜的特点,因此在各种光电器件方面具有广泛的应用前景,使其成为当今研究的热点.本论文从量子点的制备方法入手,全面综述了不同体系量子点的制备工艺及研究进展,重点分析了核壳量子点材料体系与制备手段对量子点生长机制、发光原理与性能提高的影响,总结了光电器件用量子点材料最佳材料体系和制备方法.通过国内外量子点材料和器件应用的研究进展对比分析,综合分析了高效量子点绿色制备与绿色应用的关键技术和面临的挑战,结合量子点在光电、催化、安全、生物等领域的应用,对其技术发展前景进行了展望.     

ELECTROLUMINESCENCE SPECTRA OF GexSi1-x/Si SINGLE QUANTUM WELL

The electroluminescence of Ge_xSi_1-x/Si single quantum well was measured at temper-atures above room temperature along the growth direction and the direction normal to it. TO and NP peaks were resolved.     

用于可再生电力消纳的沼气直接甲烷化研究

利用甲烷化反应将沼气中的二氧化碳转化为甲烷可以同时实现绿氢的消纳和可再生能源的高效利用。本文将沼气直接甲烷化和高温固体氧化物电解池(SOEC)电解水制氢过程耦合,以实现可再生电力的消纳与生物沼气能源的利用。首先,对比了Pt基镍硅催化剂和Ru基镍铈催化剂的CO₂甲烷化活性,二者均能高选择性地在400℃、0.1 MPa下实现模拟沼气中CO₂的甲烷化,Pt基镍硅催化剂由于更低的贵金属用量具有一定的成本优势。其次,通过二段甲烷化工艺优化,使用Pt基镍硅催化剂在2620 h^-1空速下单程转化率超过95%,甲烷选择性接近100%。最后,建立了SOEC电解水制氢与沼气直接甲烷化的工艺计算模型,系统理论能效为70.6%;通过热交换网络的设计,系统理论能效提高到85.4%,能效提升显著。     

基于PGNAA的化学武器识别

未知化学武器弹药的定性识别在犀护社会安全方面是十分重要的,可指导化学武器的分类处理。瞬发伽马射线中子活化分析（PGNAA）技术利用分析活化产生的伽马射线能谱可以实现对物质中元素的无损,快速检测,在化学武器识别中具有独特的优势。因此,本研究基于PGNAA技术进行了化学武器弹药类型识别装置的设计,同时使用逻辑树判别方法对化学武器样品进行定性分析。首先,基于高纯锗（HPGe）探测器与Cf-252中子源,使用蒙特卡罗MCNP程序对装置结构进行设计优化,主要包括中子源容器尺寸、伽马屏蔽体厚度以及探测器相对位置等。为了最大化样品活化产生的特征伽马射线,需要提高样品位置处的热中子通量,采用聚乙烯作为慢化体,模拟结果显示聚乙烯厚度达到6 cm,宽度达到12 cm时,样品中热中子通量达到较高水平。为了降低周围材料活化噪声的干扰,选择铅作为屏蔽结构,模拟显示铅屏蔽厚度达到5 cm时,可满足屏蔽要求。同时,探测器与样品之间的距离也会影响对伽马射线的探测,最终模拟确定探测器与样品之间的距离为28 cm时,特征信号计数最高。根据优化结果搭建测量装置,使用分析纯试剂根据真实化学武器元素含量配制化学武器模拟样品,通过对5种化学武器模拟样品的测量获得伽马能谱。对能谱中的特征峰处理过程中,基于特征峰对元素进行分析,针对计数统计性较好的元素（如H,Cl,S）的特征峰,使用高斯及多项式拟合的方式对特征峰处的高能量康普顿平台进行扣除,获得特征伽马射线的全能峰信息。而对统计性较差的元素特征峰（如N元素的10.829 MeV）,采用能量区间加和法,对该能量下的全能峰至单逃逸峰之间的计数求和,进而可确定该元素在样品中的存在情况,最后利用建立的逻辑树判别方法根据元素存在信息对样品类型进行判别。实验结果表明,利用该优化的装置可以获得5种模拟样品的能谱,结合能谱分析方法可以得到化学武器模拟样品中的H,Cl,S和N等元素的存在信息,最后使用逻辑树判别方法可以对化学武器样品种类进行判别。     

Optical Transparency Induced by Periodic Modulation in a Passive Optical Coupler

We propose a scheme for the realization of optical transparency by using a periodically modulated optical coupler with losses in one waveguide. We discover that the increase of the transparency can be achieved only by varying the parameters of modulation, and such modulation-enhanced transmission is the consequence of phase transition of the quasi-energy spectrum. Our findings offer an efficient way to manipulate light transmission in realistic dissipative systems.     

NiCO分子结构与解析势能函数

用密度泛函理论的B3P86方法,对镍原子采用LANL2DZ收缩价基,碳原子和氧原子采用6-311+G~*基组,对NiC、NiO和NiCO体系的结构进行优化,计算表明:NiC分子基态为~1∑~+态,键长为R_e=0.16070 nm,离解能为3.62948 eV.NiO分子基态的平衡核间距为0.16784 nm,其电子态为~3∑~-,离解能为3.45119 eV,拟合得到Murrell-Sorbie势能函数;NiCO分子有两个线性稳定构型,其中一个构型为Ni—C≡O(C_(∞υ)),电子态为~1∑~+,平衡核间距为R_(NiC)=0.16621 nm,R_(co)=0.11519 nm,离解能为12.80476 eV,另一个为Ni—O≡C(C_(∞υ)),电子态是~1∑~+,平衡核间距为R_(co)=0.11470 nm,R_(NiO)=0.17636 nm,离解能为11.24679 eV.由微观过程的可逆性原理分析了分子的可能的离解极限,并用多体展式理论导出基态NiCO分子的势能函数,其等势面图准确地再现了NiCO分子的结构特征和离解能,由此讨论了Ni+CO,NiC+O,NiO+C分子反应的势能面静态特征.     

The neutron halo structure of 17B studied with the relativistic Hartree-Bogoliubov theory

The properties of neutron-rich boron isotopes are studied in the relativistic continuum Hartree-Bogoliubov theory in coordinate space with NL-SH, PK1 and TM2 effective interactions. Pairing corrections are taken into account by a density dependent force of zero range. The binding energies calculated for these nuclei agree with the experimental data quite well. The neutron-rich nucleus ¹⁷B has been predicted to have a two-neutron halo structure in its ground state. The halo structure of ¹⁷B is reproduced in a self-consistent way, and this halo is shown to be formed by the valence neutron level 2_s1/2.