ZnS和C60纳米线阵列的构筑和表征

以多孔氧化铝为模板，通过水热反应制备出ZnS 和 C₆₀纳米线阵列，分别用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱以及选区电子衍射图谱(SAED)等,对纳米线阵列形貌和化学成分进行表征.结果表明,ZnS 和C₆₀纳米线均为有序阵列.ZnS纳米线为多晶结构,在波长332 nm紫外光激发下, 发射519 nm特征荧光.同时介绍了水热条件下,在多孔氧化铝模板中填充目的产物,以及制备纳米线有序阵列的相关过程.该方法具有一定的普适性.     

混合微波退火改性Cd2SnO4光阳极用于光电催化水氧化性能的研究

首次采用混合微波退火法制备了改性Cd₂SnO₄光阳极，有效地提高了Cd₂SnO₄光阳极的光电催化水氧化性能。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、拉曼光谱(Raman spectroscopy, Raman)、比表面积分析仪(Brunauer-Emmett-Teller surface area, BET)和稳态荧光光谱仪(photoluminescence spectroscopy, PL)等对混合微波退火改性前后的Cd₂SnO₄光阳极的表面形貌、晶体结构和组成进行了表征。性能测试结果表明，在1.70 V可逆氢电极(reversible hydrogen electrode, RHE)电压下，混合微波退火改性的Cd₂SnO₄光阳极光电流密度为12 μA/cm²，与传统热烧结制备的Cd₂SnO₄光阳极相比，其性能提升了3倍。根据电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectra, EIS)和PL光谱测试结果可知，改性的Cd₂SnO₄光阳极的光电催化水氧化性能的提升可以归因于多孔结构导致的光生电子空穴分离速率的提升。     

CdS光化学修饰介孔TiO2及其增强的可见光催化活性

[目的]提高介孔TiO₂材料的光催化活性。[方法]采用蒸发诱导自组装法(EISA),以四氯化钛和钛酸丁酯为钛源,嵌段共聚物P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀)为模板剂,制备介孔TiO₂。用光化学修饰法将CdS掺进介孔TiO₂中,合成对可见光有较好响应的复合材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、原子吸收分光光度法(AAS)和光催化等手段对样品进行表征。[结果]XRD和TEM结果表明成功合成有序的六方介孔材料;AAS确定复合材料中Cd的含量为0.96mg/g;光催化于500 W氙灯下以2×10^-5mol/L次甲基蓝(MB)为模型污染物,结果显示CdS/TiO₂复合材料的可见光催化活性明显提高。[结论]光化学修饰法制备的介孔CdS/TiO₂复合材料可增强其可见光催化活性。     

无定形纳米级MnO2电极材料的制备及其准电容性能

 采用化学沉淀法制备了无定形纳米级粉末MnO₂电极材料,运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析和充放电容量测量法及循环伏安等方法对MnO₂制备、准电容形成机理进行了理论探讨.使用0.1 mol/L Na₂SO₄为电解液、烧结温度为80℃时能得到比电容最大的MnO₂材料,其实际电容约为136 F/g.     

尿素辅助模板法合成介孔氮掺杂CeO2及其CO2捕获应用研究

以硝酸铈为前驱物,以尿素为助剂,采用一种简单的模板法合成了介孔氮掺杂CeO₂材料.利用X射线衍射仪(XRD)、吸附-脱附仪(BET)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等设备对合成材料进行表征.多种测试结果证明:试验得到的纳米材料具有均一的介孔结构和较高的比表面积(124.8 m²·g^-1)并掺杂了氮元素.同时,测定了介孔CeO₂材料对于CO₂的吸附性能,并研究了氮掺杂对CeO₂材料的CO₂吸附性能的影响.结果表明:相比未掺杂氮的介孔CeO₂,氮掺杂的介孔CeO₂具有更好的CO₂吸附性能和循环吸附脱附性能.     

相对论性量子场反常维度与动量空间维度——纪念爱因斯坦《相对论》诞生百周年

 量子场中的奇异性(发散困难)被量子场反常维度C_B(g_R,e_R)与D=D₀-ε(D₀=4)中ε参数所控制,C_B(g_R,e_R)与ε可以相互替换.C_B(g_R)(QCD)的渐进自由被实验√S=30~1 800 GeV所证实.强相互作用的电荷依赖为C_B(g_R,±)=C_B(g_R,0)[1+be_R/g_R]²(b≤1).非线性相互作用改变了量子场的维度与量子场的拓扑不变性.     

二维磁性NbSi2N4-WSi2N4-NbSi2N4异质结的光生电流效应

采用量子输运方法研究了二维（2D）磁性NbSi₂N₄-WSi₂N₄-NbSi₂N₄面内异质结的光生电流效应.该异质结具有C_2v非空间反演对称性,在可见光范围内,用线偏光垂直及倾斜照射时,均能激发显著的光生电流效应,产生自旋极化且偏振敏感的光电流.光电流与偏振角（θ）和入射角（α）均为余弦依赖（cos（2θ）,cos（2α））关系.两种照射方式下均能产生纯自旋流及完全自旋极化的光电流.在垂直照射时,能取得完美的自旋阀效应.这些结果表明,二维磁性NbSi₂N₄-WSi₂N₄-NbSi₂N₄异质结在低能耗自旋电子学及低维光电探测领域具有应用潜力.     

Ti3SiC2代替石墨金属基自润滑材料研究进展

Ti₃SiC₂是一种新型的金属陶瓷材料,该材料兼具金属与陶瓷材料的双重性能,具有良好的导电性、导热性、加工性、耐腐蚀性与高温抗氧化性,同时该材料还具有超低的摩擦因数.基于其独特性能,大量科研工作开始投入到使用Ti₃SiC₂代替石墨制备金属基自润滑复合材料中.介绍了近年来石墨及以Ti₃SiC₂作为固体润滑颗粒制备的金属基自润滑复合材料的研究现状及进展.探讨了石墨和Ti₃SiC₂与金属界面结合问题,并对比两种复合材料的力学性能和摩擦学性能.最后指出以Ti₃SiC₂代替石墨制备金属基自润滑材料的可行性以及未来的发展方向.     

基于MOF为前驱物的锂电负极材料α-Fe2O3的合成及性能表征

采用基于铁离子构筑的金属有机骨架化合物(MIL-53-Fe、MIL-88-Fe、MIL-100-Fe)为模板,通过简单的煅烧处理制备出三种不同形貌的α-Fe₂O₃。结果表明当其作为锂离子电池负极材料时,以MIL-53-Fe为前驱物制备的α-Fe₂O₃具有最优异的电化学性能,当电流为0.1 C时,首次放电容量超过1100 mAh/g,在电流为1 C循环100次后,容量保持在245 mAh/g。     

模板法制备CexZr1-xO2及催化餐饮废油合成生物柴油

以松木为模板,使用模板法制备了不同铈锆含量的Ce_xZr_1-xO₂复合氧化物的催化剂,用于餐饮废油与甲醇进行酯交换反应合成生物柴油.采用BET、SEM对Ce_xZr_1-xO₂进行表征分析.研究不同制备方法、CeO₂的负载量和煅烧温度对催化剂活性的影响,以及不同的酯交换反应条件对生物柴油产率的影响.制备的Ce_xZr_1-xO₂具有松木的生物形态,并有助于催化剂形成多孔道结构.以Ce_xZr_1-xO₂为催化剂,考察甲醇和餐饮废油的酯交换反应.结果表明：当x=0.5,煅烧温度为600℃时,甲醇与餐饮废油物质的量比为60：1,催化剂用量（基于餐饮废油的质量）的质量分数为5%,反应温度为190℃,反应时间为6 h的反应条件下,酯交换反应的甲酯收率达到91.1%.     

激光分子束外延法制备Fe纳米阵列结构

采用阳极氧化铝箔的方法制备了孔径分布均匀的阳极氧化铝(AAO)模板,然后通过激光分子束外延(LMBE)的方法在这些孔洞里生长有序铁纳米阵列,根据控制生长的条件,生长出纳米线、纳米管,以及高度有序的量子点阵列,甚至得到纳米复制的新的复形模板.实验发现,虽然LMBE系统本身的高度可控性是这些不同类型的有序纳米阵列的前提,但不同材料在模板纳米孔洞里的不同生长趋向以及生长模式是探索可控生长的决定因素.这些可控参数的深入探讨为纳米阵列材料在微器件和纳米复制领域将有更直接的实际意义.     

Carbon nanotubes prepared by anodic aluminum oxide template method

One of the most unique structural characteristics of carbon nanotubes (CNTs) differentiating from other carbon materials is their hollow nanochannles, which can be utilized for encapsulating and loading foreign matters. The anodic aluminum oxide (AAO) template technique enables the diameter, length, and cap structure control of the replicated CNTs, and thus shows advantages in pore structure control over the traditional CNT growth approaches. This review details the synthesis of CNTs with tunable diameter, length, wall thickness, and crystalline by using the AAO template method. The doping of heteroatoms and filling of foreign matters into AAO-CNTs are also addressed. Moreover, the main challenges and developing trends of the AAO template method are discussed.     

以AAO模板为基底可控合成一维碳纳米材料

将不负载任何活性组分的阳极氧化铝模板分别放入两段炉中,700℃下催化裂解乙炔可控合成一维碳纳米材料,反应气氛分别为氩气和氢气;产物通过扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜进行了表征.结果表明:当反应气氛为氩气时,第一段炉中模板表面为相互缠绕的蠕虫状的碳纳米管,其直径在100nm左右,模板孔内为开口的碳纳米管,其直径约为50nm左右;第二段炉中模板表面沉积了密集的碳纳米棒,其形貌规整,棒体很直,散落在模板表面,粗的直径约200nm,细的约100nm,长度短的不到1μm,长的约2.5μm;当反应气氛为氢气时,模板表面沉积了规整的直立碳纳米棒,其长度长的约1μm,短的约为100nm,粒径约为50nm.所合成的碳纳米棒为实心的断断续续的石墨片层组成的波纹状结构.     

非均匀应变对量子阱结构的能带和增益的影响

研究了非均匀应变对低维量子结构的能带和ＴＥ模光增益所产生的影响。由变分法推导应变沿ｚ轴方向的解析分布。在有效质量理论框架下，采用传递矩阵方法计算应变沿ｚ轴方向非均匀分布时的量子阱结构的能带和ＴＥ模光增益。解析推导表明非均匀应变分布与ｘ－ｙ方向的尺度有密切关系。当ｘ－ｙ方向的尺度较小时，阱区内的应变表现为明显的非均匀分布。计算结果表明，非均匀应变对量子线和量子点结构的能带和增益有着极为重要的影响。     

二氧化锆纳米管的制备与结构性质研究

在阳极氧化铝模板的孔内，利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管。利用扫描电子显微镜、透射电镜、X-射线能量色散谱、X射线衍射和X-光电子能谱研究和表征了二氧化锆纳米管阵列的形貌和晶体结构．结果表明：二氧化锆纳米管均匀有序排列，并相互平行组装在阳极氧化铝模板的孔中．二氧化锆纳米管的长度和直径取决于所制备的膜板的厚度和孔径，这种大面积制备二氧化锆纳米管的新方法对其在气体检测器及各种工程材料的实际应用上具有重要的意义．     

Hybridization of electronic states in quantum dots through photon emission

The self-assembly of semiconductor quantum dots has opened up new opportunities in photonics. Quantum dots are usually described as 'artificial atoms', because electron and hole confinement gives rise to discrete energy levels. This picture can be justified from the shell structure observed as a quantum dot is filled either with excitons (bound electron-hole pairs) or with electrons. The discrete energy levels have been most spectacularly exploited in single photon sources that use a single quantum dot as emitter. At low temperatures, the artificial atom picture is strengthened by the long coherence times of excitons in quantum dots, motivating the application of quantum dots in quantum optics and quantum information processing. In this context, excitons in quantum dots have already been manipulated coherently. We show here that quantum dots can also possess electronic states that go far beyond the artificial atom model. These states are a coherent hybridization of localized quantum dot states and extended continuum states: they have no analogue in atomic physics. The states are generated by the emission of a photon from a quantum dot. We show how a new version of the Anderson model that describes interactions between localized and extended states can account for the observed hybridization.     

量子点光跃迁性质的研究

针对半导体量子点中电子的光跃迁性质进行了研究 ,建立起盘形量子点模型 ,具体分析了该模型的电子结构和电子态 .讨论了光场作用下 ,量子点中电子的跃迁几率、跃迁频率、选择定则和能级结构 ,并给出了吸收系数α的解析表达式和相应的吸收曲线 .最后 ,还讨论了量子点光跃迁性质对尺寸的依赖性以及此模型的一维、二维过渡 .结果表明 ,当束缚增强 ,能级随半径变小而增高 ,能级差变大 ;而且 ,吸收峰随尺寸减小向短波方向移动 ,即发生蓝移     

硅基多孔阳极氧化铝模板的制备研究

利用电子束蒸发在硅衬底上制备Al膜,并制备硅基阳极氧化铝(AAO)模板;利用X射线衍射和扫描电子显微镜对模板的结构和形貌进行了表征;利用计算机对阳极氧化电流的实时观测监控了硅基AAO模板的自组装过程.优化了制备孔洞规则的高质量硅基阳极氧化铝模板的条件,该模板对进一步研究硅基AAO模板多铁功能纳米管线及相应的器件奠定了基础.     

Majorana束缚态对正常金属/三量子点/超导结构输运性质的影响

正常金属/量子点/超导结构可以产生Andreev反射现象,如果在量子点上耦合Majorana束缚态(MBSs),其Andreev反射电导将发生特殊的变化,因而可用于探测MBSs.研究了MBSs对连接在正常金属和超导体之间的线型三量子点输运性质的影响,发现零费米能处的Andreev反射电导在不考虑MBSs之间的耦合时始终等于0.5G₀(G₀=2e²/h),不受量子点能级、量子点间耦合强度、量子点与电极之间耦合强度的影响,具有明显的鲁棒性.     

溶胶—凝胶模板法制备有序Mn3O4纳米线阵列

通过模板法制备的一维金属氧化物纳米结构在材料科学领域具有潜在的应用前景。以醋酸锰为前驱体,利用多孔阳极氧化铝膜(anodic aluminum oxide,AAO)为模板,通过溶胶—凝胶法成功制备出Mn3O4纳米线阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析技术等手段分析合成条件与产物的结构、形貌之间的关系。结果表明,所得产物为四方尖晶石结构,纳米线直径约80 nm,长度约几微米。通过测试产物的磁滞回线,发现其在常温下呈顺磁性。