高分散钴氮共掺杂碳纳米纤维氧还原催化剂

过渡金属氮掺杂碳基催化剂已成为替代铂基氧还原反应(ORR)电催化剂的理想选择。本文通过静电纺丝技术制备了高比表面、高度分散的钴原子配位氮掺杂的碳纳米纤维催化剂(Co-N/C)。X射线衍射(XRD)和高分辨率透射电镜(HRTEM)结果证实Co元素高度分散于制备的Co-N/C催化剂中。X射线光电子能谱结果表明N元素主要以吡啶N和石墨N形式存在。该Co-N/C催化剂对ORR反应呈现出较高的电催化活性,其氧还原起始和半波电位分别为0.92 V和0.80 V(相对于标准氢电极),接近于商业化Pt/C催化剂的性能。以制备的Co-N/C催化剂作为阴极,25℃下锌空气燃料电池的开路电位1.54 V、最大功率密度达到了190 m V·cm~(-2)表明该催化剂具有良好的应用前景。     

S掺杂的还原态TiO2-x的制备及其可见光催化性能

作为一种稳定、价廉的光催化剂,TiO2被广泛应用于各种污染物的降解;但是,较大的宽禁带(~3.2 eV)和较低的电子迁移率不仅使TiO2很难吸收可见光,而且光生电子和空穴的复合几率高,从而导致TiO2的总体光电效率不高.因此,设计能够被可见光激发、并具有快速光生电子传输的TiO2一直是研究热点.研究表明,Ti3+自掺杂的TiO2(还原态TiO2-x)不仅能够被可见光激发,而且使TiO2具有良好的电子导电性,从而有利于提高TiO2的光电转换效率.另外,非金属元素的掺杂能够减小TiO2的禁带宽度,使TiO2能够响应可见光并具有良好的可见光催化性能,其中S元素的掺杂被广泛研究.目前,S掺杂纳米TiO2的制备通常采用TiS2,单质S,硫脲、二甲亚砜等为S源,但这类原料通常价格昂贵或者具有一定的毒性,因而实际应用受到限制.而制备Ti3+自掺杂TiO2的方法大都是基于"还原法",在真空或强还原性气氛如H2,CO中加热TiO2,或采用高能粒子(电子、氩离子)轰击.在实际应用中,这些方法存在步骤多、条件苛刻、反应时间长和设备昂贵等不足.而且,还原法反应通常发生在颗粒的表面,形成的Ti3+很容易被空气和水中的溶解O2氧化,降低材料的稳定性.虽然在温和的液相中还原Ti4+可用于制备Ti3+掺杂的TiO2,但是由于反应过程中有副产物生成,需要进行后续处理才能得到纯的Ti3+自掺杂TiO2.因此,设计一种简单的制备S掺杂还原态TiO2-x光催化剂仍具有十分重要的意义.前期我们采用H2O2氧化TiH2得到不同状态的前驱体凝胶,然后进行不同方式的后处理得到Ti3+自掺杂的纳米TiO2.本文以TiH2和H2O2反应得到的黄色前驱体凝胶为Ti源,以价格低廉、无毒、稳定的二氧化硫脲为S源和还原剂,采用不同的方法制备了S掺杂的还原态TiO2-x光催化剂.本文初步研究了在凝胶中加入二氧化硫脲后进行水热处理,以及将干燥的凝胶粉末与二氧化硫脲混合热处理对所得产物的影响.并与纯的TiO2、还原态TiO2-x和S掺杂TiO2的光吸收、电化学、光催化性能进行对比研究.采用X射线衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析和电化学工作站等技术对产物的结构、形貌和光电性能进行了表征.以罗丹明B(RhB)溶液为模拟废水,考察样品的可见光催化性能.结果表明,不同的后续处理方式不仅影响S掺杂TiO2-x的结晶性和形貌,而且影响产物的光吸收性能和电子传输性能,从而使不同条件下所得产物的可见光催化性能不同.其中,采用热处理方式得到的S掺杂TiO2-x样品在可见光下降解RhB的速率分别是纯的TiO2,TiO2-x和S掺杂TiO2的31,2.5和3.6倍,而且样品具有良好的循环稳定性.     

氧还原碳基非贵金属电催化剂研究进展

质子交换膜燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的能量转换装置,具有环境友好、能量密度高、转化效率高等优点,能够应用于便携能源及燃料电池电动车领域.但燃料电池阴极氧还原需要大量的铂基催化剂,铂价格昂贵、储量有限、易中毒的缺点限制了它的实际应用.因此,开发低成本、高活性、高稳定性的阴极非贵金属催化剂将能够显著推动质子交换膜燃料电池的大规模商业化应用.其中碳基非贵金属催化剂作为最有可能替代铂的氧还原催化剂,引起了广泛的研究.基于此,本文首先简单介绍了氧还原的机理;其次将碳基非贵金属催化剂分为过渡金属氮碳催化剂和非金属掺杂碳催化剂,对它们在材料制备和活性中心的研究进行了总结和讨论;最后,报道了碳基非贵金属催化剂在质子交换膜燃料电池单电池中的应用进展.     

Easy conversion of nitrogen‐rich silk cocoon biomass to magnetic nitrogen‐doped carbon nanomaterial for supporting of Palladium and its application

In this study, magnetic nitrogen‐doped carbon (MNC) was fabricated through facile carbonization and activation of natural silk cocoons containing nitrogen and then combined with Fe₃O₄ nanoparticles to create a good support material for palladium. Palladium immobilization on the support resulted in the formation of magnetic nitrogen‐doped carbon‐Pd (MNC‐Pd). The prepared heterogeneous catalyst was well characterized using FT‐IR, TGA, EDX, FE‐SEM, XRD, VSM, and ICP‐OES techniques. Thereafter, the synthesis of biaryl compounds was conducted to investigate the catalyst performance via the reaction of aryl halides and phenylboronic acid. Further, the catalyst could be used and recycled for six consecutive runs without any significant loss in its activity.     

Y掺杂Al2O3高k栅介质薄膜的制备及性能研究

利用射频反应共溅射方法制备了Y掺杂Al₂O₃电介质薄膜，用掠入射x射线衍射检测了薄膜的结构，用高分辨率扫描电子显微镜(HRSEM)、原子力显微镜(AFM)观察了薄膜断面和表面形貌，用高频C-V和变频C-V及J-V测量了样品的电学特性. 结果表明，Y的掺入使电介质薄膜的介电常数k有了很大提高(8.14—11.8)，并体现出了较好的介电特性. 分析认为：与氧具有较大电负性差的Y离子的加入，增大了薄膜中的金属—氧键(M—O)的强度；同时，Y的加入使Al₂O₃的结构和原子配位发生了改变，从而提高了离子极化对薄膜介电常数的贡献. 退火前后的XRD谱均显示薄膜为非晶态；HRSEM断面和AFM形貌像显示所制备的薄膜非常平整，能够满足器件要求. 关键词： 高k栅介质 掺杂氧化铝 射频反应溅射     

Characterization of ZnO:AI films deposited by r.f.magnetron-sputtering at low temperature

Transparent conducting ZnO:AI thin films with good adhesion and Iow resistivity have been prepared on organic substrates and Coming 7059 glass substrates by r.f. magnetron-sputtering technique at Iow substrate temperature (25-210℃). Structural and photoelectric properties of the deposited films are investigated. The deposited films are polycrystalline with hexagonal structure and a preferred orientation with the c-axis perpendicular to the substrate. Only the (002) peak is observed.High quality films with resistivity as Iow as 1.0 x 10- 3Ω@ cm and 8.4 x 10- 4Ω@ cm, the average transmittance over 74% and 85% in the wavelength range of the visible spectrum have been obtained on different substrates.     

爆米花衍生氮掺杂纳米碳的制备及其电化学性能研究

纳米碳材料被广泛应用于能量存储和催化等领域, 但简便而有效地制备高性能碳材料仍是一个挑战. 本文采用微波法制备爆米花, 经过预碳化、KOH活化后得到高比表面积和高微孔率的氮掺杂纳米碳材料, 并利用SEM、TEM、XRD、Raman、XPS和N2物理吸附表征材料的结构和组成, 并将其用作超级电容器电极材料. 结果表明: 活化样品由于具有发达的孔结构和合适的氮含量而具有优异的电化学性能; 在0.2A?g-1的电流密度下, 比电容高达214F?g-1; 当电流密度20A?g-1时, 其倍率性能保持65%.     

Binding energies of donor impurities in modulation-doped double quantum wells under an electric field

In this study, we have investigated theoretically the binding energies of shallow donor impurities in modulation-doped GaAs/Al_0.33Ga_0.67As double quantum wells (DQWs) under an electric field which is applied along the growth direction for different doping concentrations as a function of the impurity position. The electronic structure of modulation-doped DQWs under an electric field has been investigated by using a self-consistent calculation in the effective-mass approximation. The results obtained show that the carrier density and the depth of the quantum wells in semiconductors may be tuned by changing the doping concentration, the electric field and the structure parameters such as the well and barrier widths. This tunability gives a possibility of use in many electronic and optical devices.     

稀释磁性半导体Sn1-xMnxO2的室温铁磁性

采用固相反应法，制备了不同成分的稀释磁性半导体Sn_1-xMn_xO ₂(x=002，004，006)．利用x射线衍射和傅里叶变换红外光谱法证明 了锰均匀地掺杂到二氧化锡中．在室温下研究了掺锰二氧化锡基稀释半导体的磁性，发现它具有明显的铁磁性 ，同时对磁性的强弱与锰的含量和烧结温度的关系作了研究． 关键词： 稀释磁性半导体 掺杂 烧结 铁磁性 1-xMn_x O₂')" href="#">Sn_1-xMn_x O₂     

两段级联掺铒光纤放大器的优化研究

基于Giles模型,研究了980 nm和1480 nm泵浦的两段级联掺铒光纤放大器(EDFA)的设计,得出了掺铒光纤(EDF)的最佳长度和光隔离器的最佳位置随泵浦功率和信号功率的变化关系.比较980 nm和1480 nm泵浦的两段级联EDFA,可以发现,前者的最佳EDF长度短,而光隔离器最佳位置距EDFA输入端远.