Ⅱ~Ⅵ族半导体神奇尺寸团簇的生长机制及应用潜力

神奇尺寸团簇(MSCs)由于其原子级精确的特殊结构,以及独特的电子和光学特性,近年来备受瞩目。它们在半导体纳米晶体的形成和生长过程中扮演着重要的角色。深入理解MSCs的精确化学组成、原子结构以及生长机制,对科研人员从分子层面到宏观层面探索其性质来说至关重要。本综述详细介绍了半导体MSCs的形成和生长机制,并探讨了调控这些团簇形态的有效策略。同时,也梳理了非计量比和计量比 MSCs 的研究现状。在此基础上,总结了目前用于表征 MSCs 的主要技术手段,并探讨了潜在的无损检测技术。最后,本文还概述了MSCs在各个领域的应用情况,并展望了未来的研究方向。     

应用变分法计算三角形截面毛管中的流动

以三角形截面管道中的流动为研究对象,在前人研究的基础上,进一步研究了牛顿流体和幂律流体在截面为三角形毛管中的流动,应用变分方法求出了毛管内速度分布的近似解,并通过对整个毛管进行积分,求出了类似泊肃叶定律的不同毛管内的流量与压差的定量关系.同时,又应用Matlab中的Pdetool工具对不同截面毛管中的层流流动进行了数值求解.变分结果、数值结果与有关文献解析解、数值解进行了对比,又进一步分析了幂律指数和截面形状对综合阻力系数、等效渗透率及流量-压差关系的影响.     

瑞利布里渊光时域分析系统中电光调制器的理论模型与实验研究

瑞利布里渊光时域分析系统能够以非破坏性方式实现单光源、单端工作,利用强度型电光调制器同时调制脉冲基底和脉冲信号是获得该系统所需连续光和脉冲光的关键技术.本文理论分析、仿真和实验研究了一种将脉冲信号输入到电光调制器偏置端、微波信号输入到电光调制器射频端同时调制脉冲基底和脉冲信号的新调制方法,探讨了电光调制器用于瑞利布里渊光时域分析系统时的最佳工作点问题.结果表明,当调制脉冲基底和脉冲时分别将电光调制器偏置在传输曲线的谷点和峰点,并根据实际系统的组成和性能指标要求选择合适的微波调制信号幅度,可获得满足瑞利布里渊光时域分析系统要求的连续光和脉冲光.本文的研究结果为瑞利布里渊光时域分析系统的最佳化设计提供了理论依据.     

缺位类型磷钨酸盐催化的烯烃环氧化反应

主要合成了两种杂多磷钨酸盐环氧化催化剂,分别是由单缺位Keggin类型磷钨酸阴离子或者饱和结构的磷钨酸阴离子与十六烷基三甲基季铵盐阳离子构成,即[n-C16H33N(CH3)3]4Na3PW11O39(PW11)以及[n-C16H33N(CH3)3]3PW12O40(PW12),将其与低毒性的乙酸乙酯、30%的双氧水、烯烃构成催化环氧化反应体系,以环辛烯的环氧化反应为模型反应,着重探讨了PW11与PW12的催化性能产生明显差异的原因,并通过傅里叶变换-红外光谱,核磁共振谱以及催化剂溶解性实验给出了合理的解释.首先,在进行环辛烯的环氧化反应的动力学研究中,我们发现相同的反应条件下,PW11的催化活性明显高于PW12的催化活性,当反应进行至10min,以PW11为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率已达到89%,而相应的采用PW12为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率仅仅为11%.通过核磁磷谱(31PNMR)表征证明:当PW11和PW12与双氧水反应10min时PW11已降解产生大量的活性物种,而PW12的31PNMR谱并没有显示降解产物的谱峰.溶解性实验则更近一步说明,两个催化剂在双氧水的作用下均可降解形成小分子的物...     

K-Co-Mo/CNTs催化剂合成低碳醇性能研究

A series of carbon nanotubes-supported K-Co-Mo catalysts were prepared by a sol-gel method combined with incipient wetness impregnation.The catalyst structures were characterized by X-ray diffraction,N₂ adsorption-desorption,transmission electron microscopy and H₂-TPD,and its catalytic performance toward the synthesis of higher alcohols from syngas was investigated.The as-prepared catalyst particles had a low crystallization degree and high dispersion on the outer and inner surface of CNTs.The uniform mesoporous structure of CNTs increased the diffusion rate of reactants and products,thus promoting the reaction conversion.Furthermore,the incorporation of CNTs support led to a high capability of hydrogen absorption and spillover and promoted the formation of alkyl group,which served as the key intermediate for the alcohol formation and carbon chain growth.Benefiting from these characteristics,the CNTs supported Mo-based catalyst showed the excellent catalytic performance for the higher alcohols synthesis as compared to the unsupported catalyst and activated carbon supported catalyst.     

10°远心离轴三反消像散望远系统的光学设计

在共轴三反系统的几何光学成像理论基础上,研究了成像光谱仪用远心宽视场、大相对孔径离轴三反消像散系统的设计问题,推导出了平像场、远心三反消像散系统初始结构参量和三级像差的计算方程.在给定系统像方焦距f ′和F/#的情况下,只要给定次镜对主镜的遮拦比α1和次镜口径D2的具体值,就可以得到一个平像场、远心三反消像散成像系统的初始结构,通过进一步优化可得到满足设计要求的结果.据此设计出一个光谱范围0.4～2.5 μm、焦距f ′=720 mm、相对孔径F/4、线视场角为10°的平像场、远心离轴望远系统,其主镜为6次非球面,次镜和三镜为椭球面,在空间频率27.8对线/mm处,调制传递函数值大于0.85.     

Co-N4大环配合物分子应用于异相电催化CO2还原

利用可再生能源产生的电能催化二氧化碳还原(CO₂RR)是可持续制备碳基化学品的一种潜在途径.电催化剂是实现这个转化的关键,目前还需要深入地研究机理去优化催化剂的设计.M-N₄结构的大环配合物是一类结构明确、性能易调控的分子电催化剂,是研究结构-性能关系的理想平台.其中,金属酞菁在异相电催化CO₂RR中展现出较好的催化性能,受到广泛关注.而其它M-N₄结构大环配合物(如金属卟啉、金属咔咯)在异相电催化CO₂RR中报道较少,且催化性能一般.本文对比研究了酞菁钴(CoPc)、四苯基卟啉钴(CoTPP)和三苯基咔咯钴(CoTPC)三种分子异相电催化CO₂RR的性能,揭示制约金属卟啉和金属咔咯分子应用于异相体系的原因,并提出改进方法.首先采用碳纳米管(CNT)复合的方法对三种分子进行了研究.结果表明,只有CoPc能够与CNT形成性能优异的复合电催化剂,而CoTPP和CoTPC复合电催化剂几乎不具备活性.这是因为这两种分子具有扭曲的苯环导致分子与CNT作用力弱,在复合物里面只有很少的分子锚定在CNT上.本文采用直接滴涂法制备三种分子与CNT物理混合电极,并研究了分子载量对催化性能的影响.结果表明,在1.08×10^-8molcm^-2低分子载量时,CoTPP+CNT和Co TPC+CNT样品基本无活性,它们的电催化活性随着分子载量的提升而显著增加.在5.4×10^-7molcm^-2的高载量时,CoTPC+CNT和CoTPP+CNT样品在-0.67 V(相对可逆氢电极,下同)的电位下分别展现出14.0和7.61 mA cm^-2的CO分电流密度,是1.08×10^-8 molcm^-2载量样品的8.7和7.9倍.这说明对于Co TPP和CoTPC分子,可以通过加大载量来增加与CNT作用几率,从而提高电极活性.然而,基于CoPc制备的样品活性随着CoPc分子载量的增加变化不明显.这是由于在低载量下CoPc分子已经很好地与CNT相互作用,并且CNT上CoPc分子负载量是有限的,继续增大载量只会导致聚集.本文进一步发展一种聚乙烯吡啶(PVP)桥连的办法,提升CoTPP和CoTPC在低载量下的电极活性.聚乙烯链能够通过疏水作用缠绕在CNT上,同时吡啶能够与分子金属中心配位,从而为分子与CNT结合建立桥梁.当分子载量为1.08×10^-8mol cm^-2时,CoTPP+CNT/PVP在-0.67 V电位下展现出85%以上的CO法拉第效率,而且CO分电流密度达到7.84 mA cm^-2,是没有添加PVP对比样CoTPP+CNT的8倍.由此可见,分子与基底的相互作用强度对异相电催化CO₂RR的性能有重要影响.对于与基底相互作用弱的大环配合物分子可以通过大分子载量的滴涂法或引入桥连分子来提高电极性能.这些方法可以拓展到其它分子体系,有助于构建高效的异相分子电催化剂.     

Ti3C2 MXene助催化剂组装的介孔TiO2用以增强光催化甲基橙降解和产氢活性

利用太阳能驱动半导体光催化剂进行光催化降解污染物和产氢被认为是解决环境问题和能源危机最有效的方法之一.在众多的半导体光催化剂中,TiO₂因其优异的化学稳定性、环境友好和成本低等优点,在光催化领域具有不可或缺的作用.介孔TiO₂由于具有独特的介孔结构,更有利于光催化过程中反应物的吸附和传输.然而,单一TiO₂具有较高的光生载流子重组效率和低的光利用率等缺点,导致其光催化活性低.通过负载助催化剂可以增强光吸收、促进光生载流子的分离以及提供更多活性位点,是提高光催化活性的一种有效策略.目前,常用的高效助催化剂主要为贵金属,如Pt,Pd和Au等,但昂贵的价格及稀缺性限制了其在未来的广泛应用.因此,寻找新型的非贵金属助催化剂来提高光催化剂的活性具有重要意义.MXene作为一种新型的二维过渡金属碳化物和/或氮化物,具有丰富的表面亲水性官能团、良好的金属导电性和较高的载流子迁移率等特性,适合用于光催化中作为助催化剂来提高光催化性能.受此启发,本文利用静电自组装策略将介孔TiO₂纳米颗粒均匀地固定在Ti₃C₂MXene助催化剂上,构建了紧密的介孔TiO₂/Ti₃C₂复合材料,并研究其光催化降解甲基橙(MO)和产氢性能.Zeta电位测试结果表明,带有相反表面电荷的介孔TiO₂和Ti₃C₂可以通过静电作用构筑稳定的复合材料.X-射线粉末衍射、拉曼光谱、X-射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜等表征也进一步表明,成功制备了介孔TiO₂/Ti₃C₂复合材料.XPS也证明在复合材料中光生电子从TiO₂转移到Ti₃C₂助催化剂上,表明两者之间具有强相互作用.BET测试结果表明,相比单一的介孔TiO₂,复合材料具有更大的比表面积和孔体积,可提供更多的活性位点,有利于提高光催化活性.紫外-可见漫反射光谱表明,Ti₃C₂助催化剂的引入提高了材料的光吸收能力.荧光光谱、时间分辨荧光光谱、光电流密度和电化学阻抗等测试结果表明,复合材料具有优异的光生载流子分离和转移能力.在光催化性能测试中,最佳Ti₃C₂含量(3wt%)的介孔TiO₂/Ti₃C₂复合材料在40 min内对MO的光催化降解效率可达99.6%,并利用自由基捕获实验和电子自旋共振表征证实了活性物种·O₂-和·OH在光催化降解过程中起主要作用.此外,该复合材料也表现出了较好的产氢性能(218.85μmolg^-1h^-1),约为单一介孔TiO₂的5.6倍,且三次循环后仍保持稳定的产氢效率.综上,MXene族材料可以作为一种高效的非贵金属助催化剂应用于光催化领域.     

物光复合调制的数字全息散斑去噪方法

为了克服在数字全息术中激光源高相干度造成的散斑噪声降低成像质量问题,论文提出将石英退偏器与电控液晶散射片相结合用于数字全息术中。通过在物光路中加入一个石英退偏器,利用退偏器的退偏性能使物光光路中的线偏光变成随机偏振光,降低与参考光的相干程度,实现对散斑噪声的抑制;通过给液晶散射片外加电场可以引起液晶分子的运动和光轴取向改变,调整液晶驱动电压大小来改变入射光的不同散射效果,有效地降低了光源的相干性;分别将单独采用石英退偏器和电控液晶散射片的重建图像与组合装置的重建图像进行对比分析,通过实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明：两种实验对象在组合装置下的重建像峰值信噪比分别达到16.91和18.30,结构相似度为0.47和0.43,等效视数较原始重建像提高了42%和30%,散斑指数为1.52和1.29。论文提出的方法可较好地去除散斑噪声,保留更多的图像细节部分。     

新型高能氧化剂的合成方法及性能研究

新型高能氧化剂在固体推进剂中占据较大比重,是提高固体推进剂能量水平的关键材料之一。本文以ADN、HNF、TNAZ及HNFX为例,着重对其合成路线、物理化学、爆轰性能及改性等方面的最新研究进展进行综述,并展望了其在固体推进剂中的发展方向与应用前景。