钐掺杂对CeO2电解质导电性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成Ce1-xSmxO2-δ(x=0,0.1,0.2)系列固体电解质.通过XRD,Raman,SEM和交流阻抗技术系统研究掺杂浓度、相对密度、晶粒大小和氧空位浓度对电解质导电性能的影响.XRD结果表明,所有样品均呈现CeO2结构,即形成了 Ce1-xSmxO2-δ固溶体.在掺杂离子相同,电解质的晶粒大小和相对密度十分接近的情况下,较多Sm3+的掺人能促使样品形成较多的氧空位,更有利于O2-的传递,从而使得Ce0.8Sm0.2O2-δ的电导性能高于Ce0.9Sm0.1O2-δ样品.     

铂掺杂扶手椅型石墨烯纳米带的电学特性研究

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了铂原子填充扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)中双空位结构的电学性能.计算结果表明: 通过控制铂原子的掺杂位置, 可以实现纳米带循环经历小带隙半导体—金属—大带隙半导体的相变过程; 纳米带边缘位置是铂原子掺杂的最稳定位置, 边缘掺杂纳米带的带隙值随宽度的变化与本征AGNR一样可用三簇曲线表示, 但在较大宽度时简并成两条曲线, 一定程度上抑制了带隙值的振荡; 并且铂原子边缘掺杂导致宽度系数N_a = 3p和3p + 1(p是一个整数)的几个较窄纳米带的带隙中出现杂质能级, 有效地降低了其过大的带隙值. 此外, 铂掺杂AGNR的能带结构对掺杂浓度不是很敏感, 从而降低了对实验精度的挑战. 本文的计算有利于推动石墨烯纳米带在纳米电子学方面的应用.     

First principle study of the influence of vacancy defects on optical properties of GaN

We employ plane-wave with ultrasoft pseudopotential method to calculate and compare the total density of states and partial density of states of bulk-phase GaN,Ga0.9375 N,and GaN0.9375 systems based on the first-principle density-functional theory(DFT).For Ga and N vacancies,the electronic structures of their neighbor and next-neighbor atoms change partially.The Ga0.9375 N system has n-type semiconductor conductive properties,whereas the GaN0.9375 system has p-type semiconductor conductive properties.By studying the optical properties,the influence of Ga and N vacancy defects on the optical properties of GaN has been shown as mainly in the low-energy area and very weak in high-energy area.The dielectric peak influenced by vacancy defects expands to the visible light area,which greatly increases the electronic transition in visible light area.     

铜薄膜中空位的计算机模拟

使用基于局域密度泛函理论的第一性原理赝势法,对6原子层厚铜薄膜中的空位进行了计算机模拟研究,计算出薄膜表面层、次表层和第三层中空位的形成能分别是0.69,0．82和1．00eV。作为对比,计算得到体材料中空位的形成能是1．04eV。并详细分析了空位近邻原子的驰豫情况。计算所得到结果与实验数据基本一致。     

SiO2干凝胶的制备与光致发光性能研究

目的 为研究SiO2干凝胶的光致发光性能,探讨其发光机理.方法 通过溶胶-凝胶方法 合成SiO2干凝胶发光材料.用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)进行表征,测量其激发和发射光谱.结果 SiO2干凝胶网络结构中含有能够产生结构缺陷的Si-OH和Si-OR基团.它的发射光谱包括峰值位于325 nm的紫外区发射和422 nm,442 nm,590 nm和656 nm的可见光区发射.结论 SiO2干凝胶的发射峰由sol-gel过程中形成的氧空位缺陷、硅悬键和非桥氧中心等缺陷引起.随着退火温度的升高,SiO2网络结构不断完善,缺陷越来越少,发光强度降低.     

氧空位和磷掺杂协同增强铁钴基材料电解水催化性能

为了研发高效、稳定的电解水催化剂,我们以氧空位和磷掺杂为基础,通过原位浸泡生长和两步热处理的方法,在泡沫铁上合成具有氧空位和磷掺杂的纳米花结构作为析氢反应(HER)和析氧反应(OER)双功能电催化剂。CoFe₂O₄已被报道为一种很有前途的OER和氧还原反应(ORR)电催化剂,然而CoFe₂O₄在HER中表现出电导率差、电催化反应慢的特性。CoFe₂O₄中氧空位(Ov)的形成可以有效调控催化剂表面的电子结构,有助于产生更多的缺陷和空位,从而提高OER的活性。随后,引入磷原子填充在空位中,制备的P-Ov-CoFe₂O₄/IF在碱性电催化测试中展现出优异的HER和OER性能,在10 mA·cm^-2电流密度下HER和OER过电位仅为54和191 mV,Tafel斜率分别为57和54 mV·dec^-1,并具有良好的循环稳定性。     

熔融盐法制备富氧空位TiO2纳米片及其光催化性能

氧空位缺陷对半导体材料性能的积极作用引起人们越来越多的关注。本文中,以TiCl₄在三氟乙酸中的水解产物为前驱体,通过一步熔融盐法成功合成了具有富氧空位的蓝色TiO₂纳米片。由于熔融盐低的氧分压,使前驱体在煅烧过程中消耗了TiO₂中的晶格氧从而产生大量的氧空位和Ti³⁺。紫外-可见漫反射光谱测试表明,蓝色TiO₂纳米片的带隙宽度减小至2.69eV,光吸收范围从紫外光区拓宽到可见光区。所制备的蓝色TiO₂纳米片表现出优异的光催化活性,在全光谱照射下,对若丹明B的光降解速率是纯TiO₂的47.3倍。同时,形成的晶格氟掺杂能有效地稳定氧空位,极大地提高了光生载流子的分离效率。本工作为在半导体氧化物材料内构建氧空位提供了新的思路。     

基于钼酸铋的碘掺杂辅助氧空位可控引入及其高效活化分子氧和矿化五氯酚作用（英文）

氧空位引入是设计带隙和电子结构以显著提高半导体光催化效率的有效策略之一.氧空位不仅可以有效地捕获载流子而加速光生电子空穴对的分离,还可以捕获电子作为惰性气体分子活化的活性位点.在分子水平上阐明氧空位在光催化中的固有功能也逐渐引起了研究者们的广泛兴趣.近年来,诸多文献报道原生氧空位可以很容易地通过局域电子对氧气进行充电,这表明光催化是分子氧在氧空位上的活化是克服三重态O₂自旋禁制反应生成活性氧物种的可靠选择.由此产生的活性氧物种,如羟基自由基(·OH)、超氧阴离子自由基(·O₂^-)和单线态氧(¹O₂),通常比O₂更具有氧化性.尽管在构建氧空位方面已有系列开创性的工作报道,但在光催化材料上氧空位浓度的调控策略仍处于起步阶段,依然具有很大的探索空间.因此,建立一种可控引入氧空位的方法,并揭示氧空位在增强分子氧活化中的潜在作用具有重要科学意义.我们利用还原性的乙二醇为溶剂,通过简便的溶剂热法合成了氧空位浓度可控的碘掺杂钨酸铋.在理论计算预测的基础上,采用X射线粉末...     

微波辅助合成缺陷型氧化钨及其光催化杀菌机理:氧空位的作用（英文）

饮用水的微生物污染问题受到越来越多的重视,亟需发展更加安全的饮用水消毒技术.光催化消毒由于其利用取之不尽的太阳光作为能源的特点成为近年来最有潜力的"绿色"杀菌技术,然而传统TiO2光催化只能响应紫外光,并且目前已报道的可见光响应催化剂的杀菌效率仍然较低,不能满足应用需求.表面氧空位修饰是提高光催化剂性能的有效途径,已被证明可提高光催化降解、产氢及CO2还原性能,然而其对于光催化杀菌的增强机制少有研究.WO₃由于具备可见光催化性能而受到较多关注,同时研究表明表面氧空位可提高WO₃光吸收性能从而增强活性,但氧缺陷型WO₃的光催化杀菌性能尚不明确.另一方面,氧缺陷WO₃多是通过H₂热还原制备或长时间水热反应制备,存在高温易爆、反应时间长等缺点.本文以WO₃为例,利用微波辅助溶剂热法合成WO_3–x,研究其在可见光下的光催化杀菌性能,探明氧空位对杀菌作用的增强机制,提出针对光催化杀菌的缺陷型催化剂制备策略.研究发现,以乙醇作为溶剂WO_...