磺酸功能化三维有序大孔材料的制备与催化性能研究

采用模板法, 用正硅酸乙酯和3-巯丙基-三甲氧基硅烷的混合溶胶, 在聚苯乙烯胶晶间隙中原位转化, 除去模板后用双氧水将巯基氧化成磺酸基, 首次成功地制备了大孔规整排列的3DOM SiO₂-SO₃H材料. 样品用SEM, EDS, FT-IR等方法进行了测试表征. 结果表明, 所得到材料的三维大孔结构规整性十分好, 大孔孔径大约250 nm, 并由大约80 nm的小孔相连; 磺酸基很好地嵌入孔壁基质中, 吡啶吸附测定显示了典型的质子酸特征, 而且酸中心随硫含量增加而增多. 对乙酸与正丁醇的酯化反应显示了良好的催化性能, 磺酸含量越大, 催化活性越高. 这一研究为开发新型高效的固体酸催化剂提供了很有意义的结果.     

稀土基金属有机框架材料的制备及其对日落黄的电化学传感应用

室温下,以Er(NO3)3为金属源,均苯三甲酸为有机配体,通过一步共混法制备出形貌均一、尺寸约为70 nm的棒状稀土基金属有机框架材料(Er-BTC).Er-BTC的修饰不仅增加了碳糊电极的有效响应面积,而且表现出更低的电荷转移电阻.研究发现,日落黄在Er-BTC修饰碳糊电极表面的富集能力显著提升,从而导致其氧化信号得...     

异价阳离子替代实现的金属卤化物CsCdCl3的明亮宽带绿色发光

全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略,用三价锑离子部分取代CsCdCl₃中的二价镉离子,促进自陷激子的产生,使CsCdCl₃∶Sb³⁺产生了明亮的宽带绿色发光,中心波长为530 nm。机理研究结果表明,CsCdCl₃∶Sb³⁺中相邻SbCl₆八面体被孤立,形成了低维电子构型,促进了Sb³⁺局域化,实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外,尽管CsCdCl₃和RbCdCl₃均属于ACdCl₃(A为碱金属家族),但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl₃属于正交晶系,空间群为Pnma;CsCdCl₃属于六方晶系,空间群为P6₃/mmc。CsCdCl₃的结构对称性大于RbCdCl₃,其...     

磨料形貌及分散介质对4H碳化硅晶片研磨质量的影响研究

研磨作为4H碳化硅(4H-SiC)晶片加工的重要工序之一,对4H-SiC衬底晶圆的质量具有重要影响。本文研究了金刚石磨料形貌和分散介质对4H-SiC晶片研磨过程中材料去除速率和面型参数的影响,基于研磨过程中金刚石磨料与4H-SiC晶片表面的接触情况,推导出简易的晶片材料去除速率模型。研究结果表明,磨料形貌显著影响4H-SiC晶片的材料去除速率,材料去除速率越高,晶片的总厚度变化(TTV)越小。由于4H-SiC中C面和Si面的各向异性,4H-SiC晶片研磨过程中C面的材料去除速率高于Si面。在分散介质的影响方面：水基体系研磨液的Zeta电位绝对值较高,磨料分散均匀,水的高导热系数有利于控制研磨过程中的盘面温度;乙二醇体系研磨液的Zeta电位绝对值小,磨料易发生团聚,增大研磨过程的磨料切入深度,晶片的材料去除速率提高,晶片最大划痕深度随之增大。     

大尺寸非对称薄膜型声学超材料的低频隔声特性研究

针对低频声波的衰减问题,设计了一种大尺寸月牙盘非对称薄膜型声学超材料结构,利用有限元法计算了其传输损失和位移场。其结构尺寸可达100 mm,隔声频率降低至10 Hz,并在10～500 Hz的低频范围内展现出良好的隔声性能。与对称型薄膜声学超材料结构的隔声频带和隔声量相比,通过在单胞中引入不对称性,使得结构的低频隔声频带拓宽了23 Hz。通过模态分析发现,不对称性使薄膜声学超材料产生更多的振动耦合模式,Lorentz共振与Fano共振的同时存在提升了月牙盘型非对称结构的隔声性能。同时,薄膜和质量块的尺寸与偏心量等参数变化可进一步优化隔声效果,为声屏障低频隔声效果的提升在结构优化设计方面提供了一种解决思路。     

SnS2气敏材料研究进展

气体传感器能够有效检测浓度低于人类嗅觉极限的有毒有害及易燃易爆等气体,在军事国防、环境安全、医疗诊断等领域具有重大的研究意义。其中电阻式气体传感器因其成本低廉,普遍适用于民用气体检测而受到广泛应用。气敏材料是气体传感器的核心,设计合成合适的气敏材料对发展高性能气体传感器至关重要。本文在简单介绍气体传感器、电阻式气体传感器以及电阻式气体传感器常用的几种传感材料的基础上,聚焦于n型半导体SnS₂气敏材料,归纳了该材料的结构与性质,重点阐述了提升SnS₂气敏材料传感性能的方法,包括空位工程、热激活工程、光激活工程和异质结工程,并对SnS₂气敏材料的研究趋势进行了展望。     

溶剂热法制备金属酞菁晶体的研究进展

金属酞菁是一类以异吲哚为组成单元的人工合成的平面大环配合物,它们不仅是高品质的颜料和染料,也是太阳能电池、液晶材料、信息存储、环境催化等领域的新兴材料。传统的金属酞菁制备往往需要高沸点溶剂的回流反应以及使用浓硫酸纯化产物,普遍存在毒性高、效率低、耗时长等缺点。从绿色化学的发展和新型金属酞菁材料的制备要求来看,采用环境友好、成本低廉、易于操作的新方法制备与纯化金属酞菁是未来的发展趋势。本文综述了溶剂热法一步制备金属酞菁晶体的研究进展,总结了能够通过该方法制备的金属酞菁晶体种类及其相应的反应条件和产物结构,综合评价了该方法的技术优势,并对应用溶剂热法制备的金属酞菁晶体的未来发展进行了展望。     

田字形地震超材料甚低频宽带隙机理

在地球中传播的地震波主要有体波和表面波,而表面波中Rayleigh波对建筑物造成的破坏最为强烈。针对Rayleigh波的振动控制,提出一种田字形超材料结构。相比于传统的地震超材料,这种超材料屏障是由外部口字形框体内部嵌套十字形柱体组成,形成4个可填充区域,其外部框体采用部分埋入的方式,具有高强度、强稳定性、填充方式灵活的特点。应用有限元法计算了田字形超材料的能带结构和传输特性,并通过分析带隙边界处模态振型可知,带隙的打开是由于柱体的局域共振。结合带隙机理可知,柱体结构中土壤填充量不同可改变柱体的质量,形成不同的谐振频率,产生甚低频带隙。为进一步拓宽带隙,设计研究了正、负梯度的质量填充方式,均可得到3.3~13.1 Hz甚低频宽带隙,在谐振频率范围内两者的隔震方式分别为Rayleigh波彩虹捕获和Rayleigh波到体波的转化。最后,采用EI-Centro地震波对填充屏障进行了时程验证,加速度最大幅值衰减超过80%,为地震超材料在减震隔震方面应用提供了新的设计思路和方法。     

Y掺杂WS2二维材料的第一性原理研究

WS₂由于其优异的物理和光电性质引起了广泛关注。本研究基于第一性原理计算方法,探索了本征单层WS₂及不同浓度W原子替位钇(Y)掺杂WS₂的电子结构和光学特性。结果表明本征单层WS₂为带隙1.814 eV的直接带隙半导体。进行4%浓度(原子数分数)的Y原子掺杂后,带隙减小为1.508 eV,依旧保持着直接带隙的特性,随着Y掺杂浓度的不断增大,掺杂WS₂带隙进一步减小,当浓度达到25%时,能带结构转变为0.658 eV的间接带隙,WS₂表现出磁性。适量浓度的掺杂可以提高材料的导电性能,且掺杂浓度增大时,体系依旧保持着透明性并且在红外光和可见光区对光子的吸收能力、材料的介电性能都有着显著提高。本文为WS₂二维材料相关光电器件的研究提供了理论依据。     

气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜

铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI₃作为一种层状重金属半导体,已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域,最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法,以BiI₃晶体粉末作为蒸发源,在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI₃薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiI₃薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI₃薄膜属于三斜晶系,其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响,在沉积温度低于270 ℃时,沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点,超过此温度,c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好,晶体形貌为片状八面体。