CsI(Tl)晶体的α/γ波形数字化实时甄别

基于Cs I(Tl)探测器对α/γ粒子的波形甄别能力,采用电荷比较法设计了一种波形实时甄别系统.介绍了实时甄别系统的设计原理,利用60Co-γ源、241Am-α源对实时系统进行了甄别实验,探究了不同参数对甄别效果的影响,并给出了最优甄别效果下的参数设置.研究表明,设计的数字化实时波形甄别系统体积小,能准确、实时地甄别开α/γ粒子,最佳品质因子大于1.4,事件计数率可达3×105/s.     

C_(2~6)烯烃在H-ZSM-5分子筛周期性模型上吸附的理论研究

采用密度泛函理论中的PBE-D方法研究了C2~6直链烯烃以及丁烯异构体在H-ZSM-5分子筛周期性模型上的吸附行为。结果表明,对于C2~6直链烯烃,随着碳数的增加,烯烃的吸附能以-12 kJ/mol的常数线性增大,体系中色散校正能ED以-13 kJ/mol的常数线性增大,而不考虑范德华力的能量E*随碳数增加变化不大,只在C5和C6时由于空间阻力凸显而减小。ED显著大于E*,说明烯烃在分子筛孔道中吸附时范德华力起主要作用,且碳数增加其影响增大。丁烯异构体吸附能大小顺序为:反式-2-丁烯顺式-2-丁烯正丁烯异丁烯。正丁烯的3种异构体ED相近且都比正丁烯的大,3种异构体的吸附能差异由E*不同引起。差分电荷密度分析表明,烯烃双键与酸性中心之间有电子聚集,且聚集程度与π配位作用相一致,而且酸性中心H原子有质子化趋向,O原子及其周围电子增加。     

N3/Al2O3/N749交替组装结构拓宽准固态染料敏化太阳能电池光响应范围和界面修饰效果

研究了染料敏化太阳能电池(DSCs)中N3/Al₂O₃/N749交替组装结构的作用. 该结构使用Al₂O₃作为介质层吸附第二层染料, 可以有效拓宽DSCs的光响应范围, 提高电池的光电转化效率. UV-Vis 吸收光谱和单色光转换效率(IPCE)谱测试结果表明, 相对于单一染料, 使用交替组装结构的电池光响应范围变宽. 电流-电压(I-V)曲线结果表明, 该结构有效增加了DSCs 电池的光电转化效率, 从单一N3 和N749 染料的4.22%和3.09%增加到了5.75%, 分别增加了36%和86%. 为了研究该结构的作用机理, 本文对其界面修饰作用及界面电子过程进行了讨论. 暗电流测试结果表明交替组装结构可以有效阻止电荷复合过程; 电化学阻抗谱(EIS)结果表明在黑暗条件下, N3/Al₂O₃/N749结构可以提高界面电阻, 从而抑制电荷复合过程; 本文建立了等效电路模型, 并使用该模型讨论了交替组装结构的界面电子过程; 调制强度光电流谱(IMPS)和调制强度光电压谱(IMVS)的结果表明该结构可以提高电子寿命和改善电子扩散.     

十二烷基硫酸钠水溶液的动态表面吸附性质

利用MPTC型气泡压力张仪研究了十二烷基硫酸钠(SDS)溶液在不同NaCl 浓度下的动态表面吸附性质, 分析了离子型表面活性剂在表面吸附层和胶束中形成双电层结构产生表面电荷对动态表面扩散过程和胶束性质的影响. 结果表明, SDS在表面吸附过程中, 表面电荷的存在会产生5.5 kJ·mol^-1的吸附势垒(E_a), 显著降低十二烷基硫酸根离子(DS^-)的有效扩散系数(D_eff). 十二烷基硫酸根离子的有效扩散系数与自扩散系数(D)的比值(D_eff/D)仅为0.013, 这表明SDS与非离子型表面活性剂不同, 在吸附初期为混合动力控制吸附机制. 加入NaCl可以降低吸附势垒. 当加入不小于80 mmol·L^-1 NaCl后, E_a小于0.3 kJ·mol^-1, D_eff/D在0.8-1.2之间, 表现出与非离子型表面活性剂相同的扩散控制吸附机制. 同时, 通过分析SDS胶束溶液的动态表面张力获得了表征胶束解体速度的常数(k₂). 发现随着NaCl 浓度的增大, k₂减小, 表明SDS胶束表面电荷的存在会增加十二烷基硫酸根离子间的排斥力, 促进胶束解体.     

硫化钴装饰BiVO4光阳极提升其光电化学水分解性能

太阳能驱动的光电化学(PEC)水分解可以有效地将太阳能转化为化学能,作为解决环境排放和能源危机最具前景的途径之一,已经引起了科学界的广泛关注.PEC水分解系统由两个半反应组成:在光阳极上的析氧反应(OER)和光阴极上的析氢反应(HER).PEC系统的太阳能转化效率主要由光阳极/电解质界面的OER过程所决定,这是一个非常复杂且涉及质子偶联的多步四电子转移过程.钒酸铋(BiVO₄)是应用于PEC水分解的典型且具有实际应用前景的光阳极材料之一.然而,由于不良的表面电荷转移、电荷在光阳极/电解质结面处的表面复合以及缓慢的OER动力学等因素,导致BiVO₄的PEC性能受到严重限制.本文开发了一种新颖有效的解决方案,以低成本、高电导率和具有快速电荷转移能力的硫化钴装饰来提升BiVO₄光阳极的PEC活性,X射线多晶衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征,研究结果表明CoS成功装饰于BiVO₄表面.采用紫外-可见吸收光谱(UV-VisDRS)研究了BiVO₄和复合光阳极CoS/BiVO₄的光学性质,结果表明,与纯的BiVO₄相比,CoS/BiVO₄光阳极在可见光范围内光吸收能力有所增强.将制备的BiVO₄和CoS/BiVO₄光阳极应用于PEC分解水实验中,结果表明,相对于1.23 V可逆氢电极,在光照下,CoS/BiVO₄光阳极的光电流密度显著提升,可高达3.2 m Acm^-2,是纯BiVO₄的2.5倍以上.与纯BiVO₄相比,CoS/BiVO₄光阳极的起始氧化电位显示出负向偏移0.2 V,表明析氧过电势得到有效减小.入射光子转换效率(IPCE)测试结果表明,CoS/BiVO₄光阳极的入射光子转换效率在500 nm之前的可见光范围内得到明显提升,其中,CoS/BiVO₄的IPCE值在380 nm处达到最大.此外,由于CoS的装饰作用,CoS/BiVO₄光阳极的电荷注入效率和电荷分离效率均得到较大的提升,分别达到75.8%(相较于纯BiVO₄光阳极的36.7%)和79.8%(相较于纯BiVO₄光阳极的66.8%).电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,通过CoS的装饰,CoS/BiVO₄光阳极的界面电荷转移电阻得到有效降低,证明其界面电荷转移动力学得到有效提升.光致发光光谱测试结果表明,CoS的装饰显著提高了BiVO₄的光生电子-空穴对的分离效率,进一步证明BiVO₄表面的CoS装饰在其PEC分解水中起着非常积极的作用.本文为通过表面修饰设计应用于PEC水分解的有效的光阳极提供了新思路.     

直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素. 薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系, 因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性. 基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程, 建立表面电位动态响应的物理模型. 通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为, 得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响. 栅极电压越高, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93, 体电导率10^-14 S· m^-1)下, 归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数, 其中, 分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系. 相对介电常数越大, 表面电位的衰减速度越慢; 环氧树脂相对介电常数典型范围(3–4)内, 表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s, 两者呈线性关系. 体电导率越大, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂体电导率典型范围(10^-15–10^-13 S· m^-1)内, 表面电位衰减时间常数由24760 s 减小到260 s, 两者呈幂函数变化关系.     

SnO2表面卤化提高钙钛矿太阳能电池光伏性能

钙钛矿太阳能电池(PSCs)成为近几年来迅速发展的新型太阳能电池,其中将SnO₂纳米粒子层用作电子传输层(ETL)的钙钛矿太阳能电池器件得到了广泛的关注。SnO₂有着更低的制备温度,使其具备应用于柔性器件的潜力,但与钙钛矿层能级不匹配等问题限制着其发展。而在界面处加入钝化层,尤其是表面卤化的方法或可解决这一问题。本文综合研究了SnO₂表面卤化对钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响,选用四丁基氯化铵(TBAC)、四丁基溴化铵(TBAB)和四丁基碘化铵(TBAI)三种钝化材料对SnO₂表面进行钝化处理,并对钝化材料溶液进行了浓度梯度研究。通过材料形貌、结构和光学性能表征以及电池器件性能测试分析等方法,证明了SnO₂表面卤化可提高钙钛矿层的质量和PSCs光伏性能,并从器件内部电荷传输动力学等角度解释了器件性能改善的原因。为进一步说明其性能改善的机理,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法对材料表面性质进行了深入研究,从能量、结构、电荷密度、态密度、功函数等角度解释了表面卤化提高SnO₂/钙钛矿界面处电子传输特性的原因。实验和理论计算均表明TBAC对于SnO₂具有较好的钝化效果,并随着溶液浓度的提升钝化作用越明显。SnO₂表面卤化作用的深入研究不仅对提高电池器件性能具有实际意义,还能够帮助理解太阳能电池界面现象,为界面改性提供新的研究思路。     

AuQ+碰撞氦原子单电离的全微分截面

利用三体扭曲波计算了3.6 MeV/amu的Au^Q+ (Q=24,53)碰撞氦原子单电离的全微分截面,其结果与实验数据和其它理论进行了比较,表明全微分截面受到高电荷入射粒子的强烈影响,敲出的电子被“拖拽”沿着向前的方向. 但是,所有的理论结果都不能呈现实验上全微分截面的独特的向前峰.     

使用曲面微通道板和感应电荷位置灵敏阳极的软X射线-极紫外光子计数成像探测器研究

本项目对我国空间探测的极紫外(EUV)波段大视场相机所需求的球面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先,建立了光阴极材料次级电子产出模型,利用该模型计算了软X射线-EUV波段常用的光电阴极材料—碱卤化物的次级电子产出,分析了微通道板(MCP)的次级电子产出。建立了测量MCP量子探测效率的装置,并推导出MCP量子探测效率的计算公式,测量了MCP在软X射线-EUV波段的量子效率以及MCP量子效率随掠入射角的变化。其次,建立了球面实芯微通道板的制备装置,利用高温热成型方法制备出曲率半径为150 mm球面MCP,利用光刻技术制备出有效直径为48 mm的楔条形感应电荷位置灵敏阳极,在此基础上集成了一套使用球面MCP和感应电荷位置灵敏阳极的两维光子计数成像探测器。再次,研制出包括快速前端模拟电路与后续数字电路的成像读出电路,编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件。最后,建立了MCP探测器空间分辨率、图像线性的检测装置,对研制出的探测器性能进行了检测,检测结果表明:探测器的各项技术指标完全满足要求。     

金属-氧化物界面中的金属-载体强相互作用及其对贵金属-氧化铈负载型催化材料性质调控的研究进展

从金属-氧化物界面出发,分析了金属-氧化物相互作用的两个决定因素——界面电荷迁移过程和界面物质输运过程。简要介绍了金属-载体强相互作用的发现过程和研究成果,对于金属间成键、特殊形貌结构、界面电荷迁移和界面物质输运这四种常见的金属-载体强相互作用的机制进行了讨论。最后介绍了典型的金属-载体强相互作用体系——贵金属-氧化铈负载型催化剂体系,以及最近在该体系中所取得与金属-载体相互作用相关的研究进展。