半导体光生电荷分离及迁移原位X射线光电子能谱仪表征分析系统的研制

在确保X射线光电子能谱仪（XPS）原有超高真空系统及性能指标的基础上,设计并研制出一套适用于半导体光生电荷分离及迁移的原位XPS分析测试系统.将XPS与半导体光照体系相结合,实现了外载激发光源与X射线同步照射于半导体表面,观测并记录样品中特征元素结合能峰位数据.通过对比光照前后结合能峰位变化,判定光致激发半导体材料光生电荷分离及迁移的方向及确定其量化数据.     

探究超薄Bi2MoO6纳米片高效光催化CO2还原活性

铋系层状半导体材料凭借其独特的表面特性在光催化领域得到广泛的研究及应用,然而在光催化反应过程中光生电荷迁移及其表界面动态变化却鲜见报道。本文中,我们利用准原位X射线光电子能谱仪（QIS-XPS）系统研究超薄Bi2MoO6纳米片光催化CO2还原过程中光生电荷迁移及其表界面演变过程。研究结果表明：在暗态条件下CO2分子吸附于（010）暴露面Bi活性位,由于CO2分子强的拉电子能力,导致内层出现高价态Mo(6 x) 。当光照射至样品表面上时,*CO2峰显著降低,*CO峰明显升高,表明CO2分子在Bi活性位发生活化断键,并与光生电子反应形成*CO,使得高价态Mo(6 x) 含量增大。活性测试表明超薄Bi2MoO6纳米片的CO产量活性为41.8 ?mol g-1 h-1,其比块体Bi2MoO6活性高4.2倍,并且展现出优异的光催化稳定性。该工作为二维层状材料高效光催化CO2还原机理研究提供了一种全新的研究思路。     

探究异质结构BiOBr/ZnAl-LDH界面电荷迁移及其高效CO2还原活性

异质结构光催化材料具有高效的电荷转移路径, 在光催化领域得到了广泛的研究及应用, 但其在光催化CO₂还原过程表界面电荷转移动力学行为及其表界面化学组分演变过程却鲜有报道. 我们采用原位X射线光电子能谱仪和原位红外光谱相结合的方式, 深入探究了异质结构BiOBr/ZnAl-LDH界面电荷转移及其在光催化CO₂还原过程中表界面化学组分动态演变. 研究发现: 在基态条件下CO₂吸附并键合于BiOBr中的Bi活性位, 导致Bi—^*CO₂和Bi—^*CO物种出现, 而H₂O分子能够吸附在ZnAl-LDH中的Zn活性位上. 当光辐照于样品表面, Bi—^*CO₂峰显著降低, Bi—^*CO明显升高, 说明CO₂分子在Bi活性位发生活化断键; 而在Zn位上H₂O峰下降, OH峰升高, 表明H₂O分子在Zn活性位发生氧化解离来提供质子. 活性测试结果表明BiOBr/ZnAl-LDH的CO析出速率为46.03 μmol·g^-1·h^-1, 相比于ZnAl-LDH (6.88 μmol·g^-1·h^-1)和BiOBr (21.58 μmol·g^-1·h^-1)分别提升了6.7和2.1倍. 该研究工作为异质结构光催化材料高效CO₂还原提供了重要研究思路.     

X-射线单晶衍射仪易风化晶体低温显微上样系统的研制

易风化晶体离开母液就会风化并失去结晶溶剂,导致结构塌陷,由单晶变成粉末,从而无法完成测试.X-射线单晶衍射仪易风化晶体低温显微上样系统利用晶体在低温下比较稳定的原理,通过维持选样与上样过程中的低温环境,使易风化晶体能够得以测试,从根本上解决了风化晶体的测试问题.系统的研制为易风化晶体化合物结构的测试提供有力的技术保障,是单晶衍射仪功能开发的重要技术创新.     

金属卟啉类超分子催化剂*

金属卟啉类超分子催化剂是超分子催化研究领域的重要内容之一,其关键环节是以金属卟啉为基础构建超分子微反应器,使反应活性中心处在一个特定的微环境中,从而实现高的催化效率和选择性。本文分别从超分子催化剂母体结构构筑（借助环糊精、模板等）和催化应用（模拟细胞色素P-450系列酶、光电催化等）的角度详细评述了近年来金属卟啉类超分子催化剂的设计、结构及催化作用的研究进展,并对该研究领域的前景进行了展望。     

电感耦合等离子体发射光谱仪高电离能元素进样系统的研制

设计开发了一套电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）高电离能元素进样系统.系统既保留了ICP-OES原有的检测功能,又利用超声波振动空化作用的物理方法与氢化反应的化学方法有机结合,有效增加单位体积内待测元素检测浓度,使高电离能元素的检测灵敏度在原有基础上提高3~5倍.系统的研制扩展了ICP-OES关于高电离能元素的检测功能.