VO-TPP,VO-TClPP和VO-TpyPP氧化还原特性的循环伏安法研究

用循环伏安法研究了VO-TPP,VO-TClPP和VO-TpyPP的氧化还原特性.结果表明:这3种钒氧卟啉化合物的氧化还原过程存在准可逆性,VO-TClPP中钒氧中心离子的还原半波电位为-0.781 V,卟啉环的还原电位为-1.141 V.结果还表明:推电子基团有利于中心离子的稳定.     

基于三苯胺共轭侧链苯并二噻吩交替环戊二烯宽带隙聚合物的构筑

以苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-4,8-二酮、4-溴-4′,4′-二甲氧基三苯胺等为原料,通过Miyaura硼化反应、Stille偶联反应及Suzuki偶联反应设计合成了基于三苯胺共轭侧链苯并二噻吩交替环戊二烯宽带隙聚合物供体材料PBF-EH.通过核磁共振氢谱仪解析各中间产物及目标产物的分子结构,通过紫外-可见吸收光谱表征了聚合物的光物理特性,其最大吸收边缘位于550 nm处,对应光学带隙为2.25 eV.用循环伏安法测定了聚合物分子的能级分布,经表征,聚合物的HOMO能级为-5.07 eV,LUMO能级为-3.43 eV,可与受体材料形成良好的能级匹配.该研究工作为新型宽带隙聚合物供体的设计合成提供了一种简便方法.     

苝四甲酸二酐PTCDA分子基态和激发态的密度泛函理论

利用密度泛函理论研究了PTCDA分子,计算并讨论了PTCDA分子的稳定几何构型、电子结构与前线轨道能级、激发态能隙（HOMO-LOMOgap）,并对于基态与激发态的能级做了一定的比较。结果表明,PTCDA是一种平面分子,其吸收光谱集中在紫外波段,HOMO、LUMO能隙约为2．5eV。     

铝-锌合金在氯化物-醋酸介质中的电化学活化机理

目的 研究商用Al-Zn(Zn 4%)合金在氯化物-乙酸介质中的电化学行为.方法 用传统电化学方法获得其电化学数据.通过利用扫描电镜(SEM)和定量能量色散X-射线分析(EDX),测试了金电极的表面特征.结果 研究发现,在氯化物溶液中,活性分解发生在一个非常负的电位上(-1.5V).这显著增加了该合金的电化学行为.其目的在于解释该合金给出的工作电位(-1.1V)、高效率、观察到的准均衡侵蚀和增强的电化学行为(-1.5V)之间的关系.提出了一个用来解释这一发现和利用铟离子来活化纯铝的标准模型.结论 研究发现铝的活化机制有2个:(ⅰ)当在表面上有足够的以准液体状态存在铟时,In-Al汞合金是造成活化作用过程(-1.5 V)的原因.这一过程是通过置换反应促进了Zn的表面富集.(ⅱ)在更高阳极电位处(接近-1.2 V),表面上铟的存在促进了氯化物的吸附过程,该过程使阳极反应去极化.     

强极化衬底下不同堆垛方式双层石墨烯能隙的研究

基于第一性原理计算,以强极性极化材料作为衬底,提出一种打开双层石墨烯能隙的有效方法.应用表面功能化的氮化硼极性材料为衬底,使以 AA 和转角形式堆垛的双层石墨烯,其能隙打开到 0.033 9 eV 和0.032 5 eV.当以AB方式堆垛双层石墨烯时,在该衬底下其能隙可达到0.430 eV左右;且此能隙随衬底与双层石墨烯之间的堆垛方式的不同而发生微小变化.这表明该方法一方面能够通过改变双层石墨烯自身的堆垛方式来有效的改变其能隙大小;另一方面在AB堆垛情况下通过调整衬底与相邻石墨烯的堆垛方式可以对其能隙在0.430 eV附近进行微调.该方法在完美的保持双层石墨烯结构完整性的前提下,能够获得适用于光电子器件的能隙.相较于其他方法,该方法更加切实可行,能够促进石墨烯在半导体器件中的应用以及石墨烯技术的发展.     

含二苯并噻吩-S,S-二氧化物的给-受型齐聚噻吩衍生物的合成与表征

分别以己基联二噻吩和二苯并噻吩-S,S-二氧化物作为给、受电子单元,采用Stille偶联等反应合成了一种给-受型齐聚噻吩衍生物:3,7-二(5’-己基-2,2’-二噻吩-5-基)-S,S-二氧-二苯并噻吩(37HBTDBTSO)。对产物进行核磁共振(NMR)、红外吸收光谱(FTIR)、紫外吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)、电化学及热重分析。结果表明齐聚物37HBTDBTSO具有较低的HOMO能级(-5.63eV)、适中的光学能隙(Egopt=2.48eV)以及优异的热稳定性。齐聚物37HBTDBTSO在薄膜中的UV-vis和PL光谱相对于其在溶液中的光谱具有较大的化学位移,表明了分子间存在较强的π-π相互作用,齐聚物37HBTDBTSO是一种潜在的有机半导体材料。     

SnS电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法, 建立了SnS超晶胞模型并进行了几何结构优化, 对其能带结构、态密度、电荷密度及光学性质进行了模拟计算. 结果显示, SnS是一种直接带隙半导体,计算所得的带隙值0.503 eV低于实验值的1.3 eV.态密度计算表明,SnS是具有一定共价性的离子键晶体.当光子能量在0 ~ 3.10 eV和大于7.47 eV范围内时,晶体表现为介电性,在3.10 ~ 7.47 eV范围内晶体表现为金属性.SnS具有数量级105 cm-1的吸收系数,能强烈地吸收光能.     

N、Pt共掺杂锐钛矿的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的平面波超软赝势方法,计算了N、Pt单掺杂及其共掺杂锐钛矿型TiO2的几何构型、电子结构和吸收光谱.结果表明,N/Pt共掺杂使TiO2的晶格体积、原子间的键长发生改变,晶体中产生了偶极矩,能更有效地分离光生电子-空穴对.计算得到N和Pt单掺后带隙分别为1.65eV和1.62eV,与纯锐钛矿带隙(2.13eV)相比,分别降低了0.48eV和0.51eV,而N/Pt共掺杂后的带隙值为1.10eV,比纯锐钛矿禁带宽度降低了1.03eV,从而提高了催化剂性能,与实验结果相吻合.     

二维V型AlP半导体及其可调直接带隙

一种新型单分子层V型结构磷化铝(V-AlP)二维半导体材料被理论预测,且通过第一性原理计算,它的稳定性和电学性质也得到详细考察. 在外加应力和电场作用下,其电子结构被有效地调控.计算结果表明它有很好的稳定性,且具有宽的直接带隙(2.6 eV).在双轴应力下,其带隙可以在(1～2.6 eV)范围内调控.在外加张力的作用下,其直接带隙可以转变成间接带隙.在不同的应力作用下, 单层 V-AlP的能带结构变化趋势明显不同,因此其表现出对外加应力的各向异性. 当外加电场从5 V·nm－1变为10 V·nm－1时,单层V-AlP的带隙可以从0 eV线性调控到2.6 eV. 研究结果表明应力和电场都可以有效地改变单层V-AlP的电子能带结构,因此这种二维V－AlP在纳米电子器件中有着广阔的应用前景.     

新型二维ZnO/InSe纳米复合材料电子结构与光催化性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论方法,系统研究了新型二维ZnO/InSe异质结的电子结构和光催化性能。计算结果表明,二维ZnO/InSe异质结的晶格失配率为3.3%,形成能为-2.43eV,表明异质结的结构稳定。异质结表现为Ⅱ型能带对齐,价带和导带的带偏置分别为0.51和1.34eV,能够有效降低电子和空穴的复合率,提高ZnO/InSe异质结的光催化性能。二维ZnO/InSe异质结是带隙值为2.23eV的直接带隙半导体材料,对应有良好的可见光吸收范围,且光吸收系数高达10~5 cm~(-1),能够进一步提升光吸收效率。此外,异质结的带边位置分别跨过水的氧化还原电位,可用于光解水制备氢气。因此,二维ZnO/InSe异质结是一种有前景的可见光光催化材料。     

溶胶-凝胶法ZnO薄膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜, X射线衍射(XRD)结果表明: 晶粒尺寸随退火温度的升高而增大, 与原子力显微镜(AFM)分析薄膜表面形貌的结果相符; UV\|Vis吸收谱线表明, 在ZnO带边吸收的位置出现较强的吸收, 并得到600 ℃退火处理的薄膜禁带宽度为3.23 eV; 室温光致发光谱表明, 所有薄膜均在386.5 nm处出现一个紫外发射峰, 当退火温度升高时, 深能级发射受到抑制.     

蓝白色荧光材料Sr2SiO4:Ce3+的溶胶-凝胶法制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法,在空气环境中合成了蓝白色Sr2SiO4:Ce3+荧光材料,合成温度为900℃,这远低于田相法制备同类硅酸盐材料所需温度.X射线衍射图表明,所得样品主要为纯相Sr2SiO4晶体.由扫描电子显微镜图像可知,样品一次颗粒尺度在2 μm以下.处于254 nm紫外光激发下,样品发射光谱为峰值位于472 nm的不对称单峰宽带谱,是典型的蓝白光发射.监测472 nm发射峰,得到其激发谱为近紫外连续光谱峰值位于272 nm,321 nm.通过改变Ce3+浓度,进一步研究了参杂浓度对发光强度的影响.     

溶胶-凝胶法制备TiO_2薄膜及其光学特性

采用溶胶 -凝胶方法在二氧化硅玻璃基片上制备了TiO2 薄膜 ,通过测量薄膜在紫外 -可见光波段的透射率和反射率光谱 ,对其光学特性和吸收边缘进行了研究 .实验结果表明 ,吸收边缘大约在 35 0nm附近 ,并且随热处理温度的升高 ,吸收边缘向长波方向移动 ,锐钛矿相的禁带宽度比金红石相的禁带宽度高 0 .15eV     

自组装金属酞菁聚合物的合成及表征

通过逐步聚合的方法合成了一种新的含有长烷基链的金属酞菁的聚合物,这种自组装的聚合物有很好的溶解性能,且很容易成膜,并对其光以及电化学性能进行研究.从紫外可见光谱图中可以看到两个强的吸收带,分别位于600-700 nm,以及300-400 nm.这种物质具有低的禁带宽度(Eg<1.8 eV),很容易吸收太阳光.采用332 nm的光作为激发光源,它的溶液的发射峰出现在402nm.从循环伏安图上可以观察到,两个可逆的氧化还原过程出现在0.64 V,-1.10 V.     

由碱式草酸铜前驱物通过超声法制备氧化铜纳米线及其光致发光性能

以碱式草酸铜和氢氧化钠为反应原料,聚乙烯醇为辅助试剂,采用超声法合成了具有颗粒次级结构的纳米线状CuO,并研究了水热、微波、超声法三种合成方法对CuO形貌的影响．实验结果表明不同的合成方法对样品的形貌影响很大,并且超声处理对于制备纳米线状氧化铜起到了至关重要的作用,而辅助试剂有助于形成形貌更加均一的产物．分别采用XRD、SEM、TEM及HRTEM研究产物的结构与形貌,以FT-IR观察产物的表面结构与成键特性,通过UV-Vis吸收光谱及荧光光谱（PL）研究产物在紫外．可见光区的光捕获能力及荧光发射情况．测试结果表明氧化铜纳米线的直径约为10～15nm,长度约为2～4um,组成纳米线的颗粒次级结构的计算平均粒径为14．6nm．与体相CuO材料相比,CuO纳米线的吸收带边出现了明显的蓝移现象,其带隙能为2．67eV,这可归于量子尺寸效应．光谱研究结果表明样品在紫外光区具有较强的光捕获能力,并能发出蓝紫光．     

Ca~(2+)掺杂对BiFeO_3薄膜结构及光学特性的影响

采用溶胶凝胶法制备Bi1-xCaxFeO3前驱体溶液,利用旋涂的方法在ITO导电玻璃上制备Bi1-xCaxFeO3薄膜样品.用X-射线衍射仪、分光光度计分别对薄膜样品的晶体结构、透射光谱进行测量并利用透射光谱计算出材料的能带带隙.结果表明:所有Bi1-xCaxFeO3样品的主衍射峰与BiFeO3相吻合,具有较好的结晶度和良好的晶体结构,随着Ca2+掺杂量的增加,使BiFeO3样品的主衍射峰(104)与(110)逐渐成为单相峰(110),当Ca2+掺杂量大于0.05时,样品由斜六面体转变为正方晶系.所有样品在430nm~600nm区间形成陡峭的线性吸收边,随着Ca2+掺杂量的增加,吸收峰会发生红移.Ca2+掺杂能提高BiFeO3薄膜在可见光的吸收率.Ca2+掺杂导致BiFeO3薄膜带隙降低的主要原因是样品中的缺陷的数量、表面粗糙度及晶格结构共同作用的结果.     

TiO2-x(V2O5)纳米复合薄膜的光吸收

采用溶胶 -凝胶技术 ,以Ti(C4H9O) 4 和V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的TiO2 -x(V2 O5) (x为V2 O5的质量分数 ,分别为 10 % ,2 0 % ,30 % ,10 0 % )复合薄膜 .采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌 ;使用UV VIS NIR分光光度计测量了复合薄膜在紫外 -可见光波段的透射率和反射率光谱 ,研究其光吸收特性 .实验结果表明 :复合薄膜具有纳米颗粒结构 ;随着V2 O5用量的增加 ,复合薄膜在紫外光区的吸收逐渐增加 ,(αhv) 1/ 2 与hv存在线性关系 ,光学带隙由纯TiO2 的 3.36eV减小为x =30 %时的 2 .83eV ,光学带隙与x满足Eg(x) =Eg(0 ) [Eg(1)-Eg(0 ) -b]x bx2 关系式 ;复合薄膜光吸收边缘红移起因于V2 O5复合后薄膜中定域态宽度的增加 .     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列（TNAs）,然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极（TCW）,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区（384 nm）扩展至可见光区（426 nm）,带隙宽度（E_g）从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157 μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101 μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V （vs.Ag/AgCl）,电化学电流噪声（ECN）振幅增大,腐蚀过程受到明显抑制。以上结果表明TCW对Q235碳钢具有优异的光致阴极保护作用。     

WO3/碳点/TiO2复合纳米材料的制备及其光致阴极保护作用研究

采用两步阳极氧化法制备了TiO₂纳米阵列（TNAs）,然后分别采用浸泡法和电沉积法在TNAs表面负载碳点层和WO₃层,得到WO₃/碳点/TNAs复合纳米光阳极（TCW）,并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）对其进行了表征。采用紫外可见漫反射光谱法（UV-Vis DRS）和电化学方法测定了TCW光阳极的光吸收和电化学性能,并评价了在模拟海水溶液中TCW对Q235碳钢的光致阴极保护作用。结果显示：与TNAs相比,TCW的吸收边从紫外光区（384 nm）扩展至可见光区（426 nm）,带隙宽度（E_g）从3.23 eV降低到2.91 eV,对光的吸收能力显著提升;可见光响应电流密度提高了6.85倍,达到157 μA/cm²。将TCW光阳极与Q235碳钢阴极耦合后,阴极表面的稳态光响应电流密度达到101 μA/cm²;与耦合前相比,其自腐蚀电位降低了0.41 V （vs.Ag/AgCl）,电化学电流噪声（ECN）振幅增大,腐蚀过程受到明显抑制。以上结果表明TCW对Q235碳钢具有优异的光致阴极保护作用。     

凝胶-燃烧法合成 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 蓝色长余辉发光材料

采用凝胶-燃烧法合成了Sr2MgSi2O7:Eu2+0.02,Dy3+0.04蓝色长余辉发光材料,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光分光光度计等对合成产物进行了分析和表征. 结果表明:Sr2MgSi2O7:Eu2+0.02,Dy3+0.04的晶体结构为四方晶系. 激发光谱为一宽带,最大激发峰位于402 nm处,次激发峰位于415 nm处,与高温固相法和溶胶-凝胶法相比,出现了明显的红移现象;发射光谱也为一宽带,最大发射峰位于468 nm附近,是典型的Eu2+的4f5d→4f跃迁导致的. 与传统高温固相法相比,凝胶-燃烧法具有离子分散均匀、合成温度低、操作简单等优点,所得样品余辉时间长,可达5 h以上.同时探讨了多种工艺条件对其发光性能的影响.