氮化硼纳米管阵列储氢的计算机模拟

采用巨正则蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管阵列的物理吸附储氢,重点研究压强、纳米管阵列的管径和管间距对单壁氮化硼纳米管阵列物理吸附储氢的影响.计算结果表明,氮化硼纳米管阵列的储氢性能明显优于碳纳米管阵列,在常温和中等压强下的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到和超过美国能源部提出的商业标准.并给出相应的理论解释.     

Improved crystal quality of GaN film with the in-plane lattice-matched Ino.17Alo.s3N interlayer grown on sapphire substrate using pulsed metal-organic chemical vapor deposition

We report on an improvement in the crystal quality of GaN film with an Ino.17Alo.83N interlayer grown by pulsed metal-organic chemical vapor deposition, which is in-plane lattice-matched to GaN films. The indium composition of about 17% and the reductions of both screw and edge threading dislocations （TDs） in GaN film with the InA1N interlayer are estimated by high resolution X-ray diffraction. Transmission electron microscopy （TEM） measurements are employed to understand the mechanism of reduction in TD density. Raman and photoluminescence measurements indicate that the InA1N interlayer can improve the crystal quality of GaN film, and verify that there is no additional residual stress induced into the GaN film with InA1N interlayer. Atomic force microscopy measurement shows that the InA1N interlayer brings in a smooth surface morphology of GaN film. All the results show that the insertion of the InA1N interlayer is a convenient method to achieve excellent crystal quality in GaN epitaxy.     

不同构型(In,Al)GaN合金发光机理的第一性原理研究

基于第一性原理的密度泛函理论,研究了纤锌矿（In,Al）GaN合金的4种构型（均匀、短链、小团簇、团簇-链共存模型）的电子结构和发光微观机理。结果表明,在InGaN合金中,短In-N-链和小In-N团簇都局域电子在价带顶（VBM）态。当小团簇与短链共存时,前者局域电子的能力明显强于后者,是辐射复合发光中心。然而,在AlGaN合金中,电子在VBM态的局域受短Al-N链和小Al-N团簇的影响并不显著。合金微观结构的不同会引起电子局域的改变,从而影响材料的发光性能,并对带隙和弯曲系数有重要影响。     

Luminescence of a GaN grain with a nonpolar and semipolar plane in relation to microstructural characterization

We report on the growth of the high-quality GaN grain on a r-plane sapphire substrate by using a self-organized SiN interlayer as a selective growth mask.Transmission electron microscopy,scanning electron microscopy,and Raman spectroscopy are used to reveal the effect of SiN on the overgrown a-plane GaN growth.The SiN layer effectively terminates the propagation of the threading dislocation and basal plane stacking faults during a-plane GaN regrowth through the interlayer,resulting in the window region shrinking from a rectangle to a "black hole".Furthermore,strong yellow luminescence(YL) in the nonpolar plane and very weak YL in the semipolar plane on the GaN grain is revealed by cathodoluminescence,suggesting that C-involved defects are responsible for the YL.     

结构稳定的CuO/TiO2纳米管的功能化溶胶修饰法制备及其催化CO氧化性能研究

以水热处理方法得到的钛酸纳米管为载体,采用含有醋酸铜的功能化钛溶胶对其进行一步浸渍修饰,制备结构稳定的CuO修饰TiO₂纳米管催化剂(CuO/TiO₂NTs)。通过XRD(X-射线衍射)、TEM(透射电子显微镜)、HR-TEM(高倍透射电子显微镜)、XPS(X-射线光电子能谱)、BET(氮气吸附-脱附法)、TPD(程序升温脱附法)等表征材料的结构和性质,并研究其催化CO氧化的性能。研究表明：经过溶胶浸渍处理过程,不仅将功能化铜组分负载在纳米管上,而且纳米管载体的耐热性能明显提高;催化剂载体、铜钛原子比及焙烧温度对催化剂的活性有明显影响,且400℃焙烧的Cu/Ti原子比为1∶5的CuO/TiO₂NTs的活性最高。     

β-PbO2/TiO2纳米管电极的制备及其电催化降解苯酚

采用阳极氧化法和脉冲电沉积制备出β-PbO2改性TiO2纳米管(β-PbO2/TiO2-NTs)电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对制备的β-PbO2/TiO2-NTs电极的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,该方法成功地将β-PbO2纳米颗粒分散在TiO2纳米管中,通过电催化降解苯酚评价了β-PbO2/TiO2-NTs电极的电催化活性,实验结果表明,在TiO2-NTs中电沉积β-PbO2提高了电极的电催化活性,对苯酚的降解达到83%。     

二氧化锰纳米管模拟氧化酶的性能、抑制剂及其对Pb2+的测定

采用简便的水热法,获得了具有氧化酶催化特性的二氧化锰纳米管,研究了其对氧气(O2)氧化3,3',5,5'-四甲基联苯二胺(TMB)发生显色反应的催化性能,重点考察了常见金属离子对其活性的抑制作用。结果表明,能与MnO2表面发生特异性吸附络合作用的Pb2+的抑制作用最为显著。基于该抑制作用,建立了针对铅离子的高灵敏、快速检测新方法。结果显示,铅的线性范围为1.0×10-7~1.0×10-3 mol/L,检出限为3.0×10-8 mol/L。     

基于MCM-41硬模板的镍铁磁性纳米管的合成及其磁性研究

以Si-MCM-41为硬模板,利用介孔材料的吸附作用,将Fe3+和Ni 2+按一定比例定量吸附组装到介孔材料的孔壁上;然后通过程序升温在900℃条件下高温焙烧,并经氢氟酸处理,得到直径大约为3.0nm的中空铁氧体纳米管.分别利用傅立叶变换红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪分析了合成材料的结构、组成、形貌;采用振动样品磁强计测定了其磁性能.结果表明,合成的镍铁氧体纳米管具有良好的管状形貌,其结构与分子筛MCM-41的结构相似,并具有良好的磁学性能.这说明MCM-41分子筛孔道结构具有可复制性,本研究可望为制备具有适当长径比的一维纳米磁性材料打下良好基础.     

聚3-甲基噻吩及聚3-己基噻吩修饰钛酸盐纳米管的光电化学性能研究

采用水热法制备了钛酸盐纳米管, 并将钛酸盐纳米管制备成纳米结构电极进行光电化学研究. 钛酸盐纳米管产生阳极光电流, 具有n-型半导体特性. 结果表明, 聚3-甲基噻吩[poly(3-methylthiophene), PMeT]、聚3-己基噻吩[poly(3-hexylthiophene), P3HT]修饰钛酸盐纳米管后产生的光电流均较纯钛酸盐纳米管的光电流高, 且使产生光电流的波长向长波区移动. 钛酸盐纳米管/PMeT、钛酸盐纳米管/P3HT的光电转换效率分别达11.40%, 0.91%(未校正光子损失). 钛酸盐纳米管/PMeT的光电转换效率较钛酸盐纳米管/P3HT的光电转换效率高10.5%. 钛酸盐纳米管/PMeT、钛酸盐纳米管/P3HT中存在p-n异质结, 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离.