库仑定律教学的高端备课

针对现行人教版高中物理教材第九章第2节“库仑定律”中显现的逻辑缺陷,指出教材中出现的4个主要问题,并进行库仑定律教学的高端备课新尝试.此次新尝试以科学方法为导向,旨在理清教学中的逻辑思路,将复杂知识简单化,并引导教师在教学过程中能够不拘泥于教材,而是创造性地使用教材.以期此次库仑定律教学的高端备课新尝试能够在凸显中学物理教学逻辑,提高学生逻辑思维能力等方面发挥积极作用.     

Ru掺杂对闪锌矿ZnO磁光机理的影响

采用第一性原理方法,计算了Ru掺杂量为3.125 mt%—9.375 mt%范围内闪锌矿ZnO的电子结构、磁性参数和光学性质.计算结果表明,Ru掺杂量越高,体系的形成能越低,掺杂越容易,体系稳定性越高. Ru掺杂量为3.125 mt%时,体系表现出铁磁性;Ru掺杂量为6.25 mt%时,Ru-Ru间距为0.5671 nm的体系表现出铁磁性,Ru-Ru间距为0.4630 nm的体系表现出反铁磁性;Ru掺杂量为9.375 mt%时,体系表现出亚铁磁性.铁磁性系统的Ru-4d态在费米能级附近发生了明显的自旋劈裂效应,磁矩主要来源于Ru-4d态和O-2p态.上述特性说明,通过控制Ru在ZnO中的掺杂方式以及浓度,可以实现体系磁性的转变.在红外和远红外区域,掺杂对光学性质有较为显著的影响,各个掺杂方式均使该区域的吸收系数和反射率显著增大.这表明Ru掺杂闪锌矿ZnO可应用于磁、光一体的半导体材料.     

高温高压退火对碳化硅性能的影响

以CVD生产的碳化硅为原料在高温高压下进行退火处理,探究退火温度对碳化硅性能的影响.实验结果表明:随着退火温度的增加,碳化硅的颜色由浅绿色变为无色;体积有明显的缩小、密度增加;退火后碳化硅的抗压强度显著增强,机械强度有所增加;退火后的SiC结构并没有发生变化,15R-SiC在798.6 cm-1处拉曼峰强度减少,4H-SiC在970 cm-1拉曼峰强度有所增强.     

高热导率Si3N4陶瓷的高压合成及性能研究

在高温高压条件下(HPHT,4 ～5 GPa,1430 ～1530℃),采用高压烧结技术,利用Y2O3、MgO作为烧结助剂,通过和不同质量配比的氮化硅(a-Si3N4,β-Si3N4)粉体复合,制备了具有高热导率和高致密性的Si3N4陶瓷.本实验采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱EDS、热导率测定仪、维氏硬度计对样品进行了分析和表征,研究了压强、烧结温度、保温时间对热导率和致密性的影响.结果 表明:超高压条件有效降低了烧结温度,缩短了烧结时间.当烧结条件在5 GPa,1490℃,1h时,其硬度为16.5 GPa,此时β-Si3N4复合陶瓷的致密化最优,气孔率(0.26;)和晶格缺陷显著改善.研究发现适当的延长烧结时间可以促进晶粒正常长大,同时产生较高的热导率,最高可达到64.6W/(m· K).     

纯Fe触媒体系下C3N6H6对宝石级金刚石生长的影响

采用温度梯法在纯铁触媒体系下,通过掺入三聚氰胺(C3N6H6)进行宝石级金刚石的合成,探究氮氢对合成宝石级金刚石的形貌、颜色影响.实验结果表明在纯铁触媒的体系中,随着三聚氰胺添加量的增加,宝石的颜色由棕黄色变为浅绿色;红外光谱检测显示,随着三聚氰胺添加量的增加,样品中氮得得含量逐渐增多,并且伴随着宝石级金刚石从样貌形态及内在物质含量上发生了明显变化.     

N掺杂MgxZn1-xO薄膜结构和光学性质研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了N掺杂MgxZn1-xO薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射光谱、光致发光(PL)谱对N掺杂MgxZn1-xO薄膜样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了研究.XRD结果表明所有样品均形成了MgZnO合金薄膜,没有观察到其它氧化物的衍射峰.样品的结晶质量越差,样品的表面形貌越不规则,但样品在可见光的透射率越强,甚至达到了95;.样品的禁带宽度随Mg含量的增加而增加,随N含量的增加而减小.所有样品的光致发光谱均观察到强的400 nm发光和弱的可见发光.400 nm的发光强度随Mg含量的增加而减弱,随N含量的增加而增强,认为薄膜在400 nm的发光来源ZnO的激子复合.     

Evolution of nitrogen structure in N-doped diamond crystal after high pressure and high temperature annealing treatment

In this paper, we have reported an investigation on the evolution of nitrogen structures in diamond crystals which contain nitrogen donor atoms in the range of 1500 ppm-1600 ppm following an annealing treatment at a high pressure of about 6.5 GPa and high temperatures of 1920 K-2120 K. The annealing treatment was found to completely transform nitrogen atoms originally arranged in a single substitutional form （C-center）, into a pair form （A-center）, indicated from infrared （IR） spectra. The photoluminescence （PL） spectra revealed that a small fraction of nitrogen atoms remained in C-center form, while some nitrogen atoms in A-center form were further transformed into N3 and H3 center structures. In addition, PL spectra have revealed the existence of two newly observed nitrogen-related structures with zero phonon lines at 611 nm and 711 nm. All these findings above are very helpful in understanding the formation mechanism of natural diamond stones of the Ia-type, which contains nitrogen atoms in an aggregated form.     

F和Cu共掺杂Bi2WO6水热法合成及可见光催化性能

通过一步水热法制备了F和Cu共掺Bi2WO6样品.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)对其进行表征.XPS确定了Cu2+、Cu+和F-共存于Bi2WO6晶格中.F和Cu掺杂使Bi2WO6样品光学带隙变小,扩大对可见光响应范围.在室内弱自然光照下,1; F-2; Cu-Bi2WO6样品催化活性最好,在150 min内对RhB的降解效率达到97.4;.这种利用室内弱自然光驱动降解反应不需要额外消耗资源的光源,因此它是一种绿色节能的环境清洁策略.     

4.0～5.5GPa压力下硬玉翡翠的合成与表征

模拟天然硬玉成矿原理,采用优化的合成工艺,以硅酸铝和硅酸钠为原料制备出玻璃料,在高温高压下将非晶质的硬玉成分粉末转化为晶态硬玉.合成硬玉质地温润细腻、色泽均匀,具有高档硬玉的品质.XRD和SEM分析结果表明合成样品结晶矿物为硬玉(NaAlSi2O6),且结晶程度较好,晶粒细密,具有与天然硬玉相似的柱状纤维编织结构.在4.0～5.5 GPa压力条件下研究发现,随着压力的增加,硬玉合成温度随之增加;温度对合成硬玉晶粒的成长和编织情况有很大的影响;利用FTIR检测合成硬玉,其红外特征峰与天然硬玉一致,表明其分子结构为硅氧四面体结构;检测合成硬玉的硬度和密度等常规宝玉石参数与天然硬玉接近.     

用FeNiMn55#粉末触媒合成工业金刚石

利用FeNiMn55#粉末触媒在国产六面顶压机上进行工业金刚石单晶的合成,研究高温高压条件下(5.7 Gpa,1400～1600 ℃),C-FeNiMn55#粉末触媒体系中金刚石单晶的生长特性.结果表明,C-FeNiMn55#系能够合成出六-八面体及八面体金刚石,但六面体金刚石生长区间较窄,不易生长.通过光学显微镜观测表明,合成出的金刚石单晶呈黄色,晶形完整,晶体内部有气泡产生.M(o)ssbauer测试结果表明金刚石中包裹体的主要成分为Fe3C和FeNiMn55#合金.