含氧空位锐钛矿表面的非金属杂质对其吸附NH_3特性的影响

【目的】金属氧化物光学气敏材料可用来灵敏检测环境气体成分及浓度,而对这一材料的掺杂是改善其光学气敏特性的一种重要途径。【方法】基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面掺杂非金属C、N、F对NH_3分子吸附,对掺杂后锐钛矿TiO_2(101)表面结构的稳定性、NH_3分子吸附后表面结构的稳定性、态密度、电荷分布、差分电荷密度、光学性质给以理论分析。【结果】分析发现:非金属杂质C,N,F易掺杂于有氧空位的TiO_2(101)表面,且有基底的稳定性从大到小依次为C,N,F;杂质元素掺杂于基底表面提高了基底表面氧空位的氧化性,更有助于NH_3分子的吸附,且杂质元素对基底氧空位氧化性的贡献从小到大依次为C,N,F;通过态密度和光学性质分析,NH_3分子吸附在C和N掺杂于含氧空位TiO_2(101)基底表面相对于无掺杂含氧空位TiO_2(101)基底表面降低了材料在可见光范围内的利用率;而吸附在F元素掺杂于含氧空位TiO_2(101)基底表面对可见光范围内的利用率相对于吸附在无掺杂含氧空位TiO_2(101)基底表面的利用率提高了5倍。【结论】掺杂F元素显著的提高了材料的光学气敏传感能力。     

含氧空位锐钛矿表面的非金属杂质对其吸附NH3特性的影响

【目的】金属氧化物光学气敏材料可用来灵敏检测环境气体成分及浓度,而对这一材料的掺杂是改善其光学气敏特性的一种重要途径。【方法】基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿Ti O2(101)表面掺杂非金属C、N、F对 NH3 分子吸附,对掺杂后锐钛矿 TiO2(101)表面结构的稳定性、NH3 分子吸附后表面结构的稳定性、态密度、电荷分布、差分电荷密 度、光学性质给以理论 分析。【结果】分析发现:非金属杂质C,N,F 易掺杂于有氧空位的TiO2(101)表面,且有基底的稳定性从大到小依次为 C,N,F;杂质元素掺杂于基底表面提高了基底表面氧空位的氧化性,更有助于NH3分子的吸附,且杂质元素对基底氧空位氧化性的贡献从小到大依次为 C,N,F;通过态密度和光学性质分析,NH3 分子吸附在 C和 N 掺杂于含氧空位 Ti O2(101)基底表面相对于无掺杂含氧空位 Ti O2(101)基底表面降低了材料在可见光范围内的利用率;而吸附在 F元素掺杂于含氧空位 Ti O2(101)基底表面对可见光范围内的利用率相对于吸附在无掺杂含氧空位Ti O2(101)基底表面的利用率提高了5倍。【结论】掺杂 F 元素显著的提高了材 料 的 光 学 气 敏 传 感能力。
     

CO吸附于PtRu合金(100)面上的DFT理论研究

采用DFT方法对CO吸附在PtRu(100)表面的吸附行为进行系统性的研究,分析了键参数及电子结构．结果表明Ru的加入确实能削弱CO在合金上的吸附并且活化CO分子．当Ru的含量达50％时,PtRu催化剂抗CO中毒能力最强．另外CO分子在合金表面的吸附还和其吸附位及表面原子排布有关,CO吸附在Pt上较吸附于Ru上更强,吸附位周围分布Ru较分布Pt更促进CO分子的活化．     

Nbn(n=2-15)小团簇的第一性原理研究

【目的】研究纳米尺寸Nbn小团簇的结构演变过程,为进一步讨论Nbn小团簇的催化氧化性质提供参考。【方法】采用基于密度泛函理论(包括PW91和BLYP函数)的第一性原理计算方法对Nbn(n=2-15)小团簇的几何结构进行优化计算。【结果】随着原子数n的增加,Nbn(n=2-15)小团簇的结构及其特性具有明显的变化,平均每原子结合能(Binding Energy)随着原子数的增加呈递减趋势。【结论】Nbn(n=2-15)小团簇随尺寸变化具有明显的奇偶震荡性,n为偶数时比n为奇数时的结构稳定,其中Nb4、Nb6、Nb8、Nb10、Nb12小团簇结构较为稳定。     

正己烷在CaCO3(100)面吸附的第一性原理研究

致密油在储层多孔介质中的吸附研究多以定量的实验研究为主,定性的机理研究较少。以正己烷为对象,从原子分子层面定性研究其在碳酸钙表面的吸附能力,为解释致密油在储层岩石基质上的吸附性提供了有力依据。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了C_6H_(14)分子在CaCO_3(100)面的吸附能,对比分析了吸附前后的物理结构和电子态密度。结果表明:C_6H_(14)分子在B11位吸附最稳定,吸附能为-0.782 4 eV,吸附后键长键角变化率均小于1%,是一种弱化学吸附。不同吸附位的能量差值很小,仅为0.017 8 e V,C_6H_(14)分子容易在CaCO_3表面发生稳定流动。吸附后,C_6H_(14)分子的电子态密度向低能量区域整体偏移约3.1 e V,而CaCO_3(100)面的电子态密度曲线基本重合,吸附作用对C_6H_(14)分子的电子结构影响显著,对CaCO_3(100)面电子结构影响甚微。     

氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)表面性能的第一性原理研究

【目的】对氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)的表面能、表面弛豫及电子结构进行系统研究。【方法】运用基于密度泛函理论的第一性原理计算体系的表面性能,计算过程采用6层原子和15真空层的Slab模型。【结果】计算得到的氧化钙体相晶格常数合理地符合实验值。氧化钙(100)面的表面能最低因而最稳定,更容易暴露。(110)面表面能介于(100)和Ca-terminated(111)面之间,Ca-terminated(111)面的表面能最高而最不稳定。(100)表面弛豫程度最弱,Ca-terminated(111)表面弛豫程度最明显,而(110)表面弛豫程度则介于(100)和Ca-terminated(111)面之间。(100)表面Ca-O和Ca-Ca之间的电子云强烈重叠,共价成键特征突出,稳定性高。Ca-terminated(111)表面只存在Ca-Ca原子间电子云重叠,且杂化程度明显变弱,因此Ca-terminated(111)面的稳定性最低,(110)面的稳定性居于(100)面与Ca-terminated(111)面之间。【结论】氧化钙中(100)面的表面稳定性能最好,(110)面次之,Ca-terminated(111)面稳定性最差。     

无有机模板剂的二氧化硅纳米纤维在铝膜腔内的合成

【目的】在无有机模板剂条件下,采用溶胶凝胶法于阳极氧化铝膜腔体内进行二氧化硅纳米纤维材料的合成研究。【方法】合成采用压力诱导的方法,考察了水解时间、化学剂量比对材料形貌的影响。实验制得的复合功能铝膜用于Fe~(2+)的分离,同时考察了溶液的pH值、流速等因素对分离的影响。【结果】纳米纤维仅在铝膜腔体内生长,而在铝膜表面没有残留,制得的纳米纤维长60μm,直径约为100nm。【结论】制得的纳米纤维高度有序,复合功能铝膜能成功应用于金属离子的吸附分离领域。     

用场发射涨落法研究原子在金属单晶面上的表面扩散

本文介绍了用场发射涨落法研究吸附原子(或分子)在金属单晶面上表面迁移的原理、实验装置和方法以及所取得的新的研究结果。这些研究结果包括:吸附的气体(H_2,O_2,CO等)在W(110)面上的表面扩散;吸附的气体(H_2)在Ni(100)面上的表面扩散;在较高温度时钨台阶表面上钨原子的表面自扩散和热租糙化过程的研究等。     

GaN（0001）表面吸附TiO2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.     

有机分子的低温成膜及厚度控制

近年来,随着表面研究的发展,对吸附于金属表面的各种有机分子薄膜性质的研究受到了广泛重视。在这些研究中,首先涉及到有机分子在金属靶(即衬底)上的成膜及膜厚度的控制问题。有机分子在金属靶上的吸附成膜一般可分为物理和化学吸附两种。化学吸附作用比物理吸附作用强得多,它可导致被吸附分子及靶表面分子结构上的变化。在一般条件下,物理     

聚氨酯泡沫分离-ICP-AES测定混合铅锌精矿中铊含量

【目的】利用聚氨酯泡沫分离富集,建立电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometric,ICP-AES)测定混合铅锌精矿中铊含量的方法。【方法】样品经混合酸(HClHNO_3-HClO_4-H_2SO_4)缓慢溶解后,用聚氨酯泡沫分离富集,并在HNO_3溶液中解脱,用ICP-AES法测定其中的Tl含量。【结果】通过分离富集法将基体分离,消除了基体效应和共存元素间的谱线干扰,降低了方法的检出限。实验表明,建立的方法线性良好,相关系数为0.999 1,方法的检出限为0.12mg/L,方法加标回收率为96.0%~106.0%,相对标准偏差小于5%。【结论】测定的结果准确可靠,能满足混合铅锌精矿中铊含量的测定需求。     

獐子岛附近海域沉积物中氮和磷的分布来源及污染风险评价

【目的】为探讨北黄海獐子岛附近海域氮、磷的来源及其污染风险状况,对该海域表层沉积物中氮、磷的形态和分布特征进行分析。【方法】采用K2S2O8氧化法和HCl浸取法对獐子岛附近海域13个站位的表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)及其无机和有机态的含量进行分析,并采用单因子标准指数法对氮、磷的污染水平进行评价。【结果】獐子岛附近海域沉积物中TN和TP的含量分别为0.192~1.357 mg/g和0.302~0.489mg/g,有机氮(ON)和无机磷(IP)是表层沉积物中氮和磷的主要存在形式,分别占TN与TP的90.93%和82.84%。沉积物中TN和TP在研究区域南部含量较高,这与沉积物粒度密切相关;而ON、有机磷(OP)两者都与有机碳(TOC)含量具有显著相关性,说明它们具有相似的来源。单因子标准指数法分析表明獐子岛附近海域沉积物中TP含量较低,标准指数均小于1;而TN含量相对较高,其标准指数为0.35~2.47。【结论】獐子岛附近海域沉积物中氮为陆源和自生混合来源,而磷主要是陆源输入;海域沉积物环境受到氮的污染。     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

重组脂肪酶自诱导发酵培养基优化

【目的】优化自动诱导发酵培养基,提高脂肪酶产量。【方法】通过对构建的一株转座子整合型脂肪酶重组菌株,采用自动诱导发酵表达方法,并结合CCD响应面实验设计方法,对自动诱导培养基中的碳源进行优化,获得了1个二次模型用于描述发酵培养基中碳源对产脂肪酶的影响。【结果】优化后的最适自动诱导培养基(W/V)组成为glycerol 2.596,glucose 0.035,lactose 1.289,tryptone 1.0,yeast extract 0.5,Na_2HPO_4·12H_2O 1.79,KH_2PO_4 0.68,NH_4Cl 0.267 5,Na_2SO_4 0.071,MgSO_4·7H_2O 0.05。【结论】发酵试验表明,最优碳源培养基的比活力为R_1=6.35U/mg,比初始发酵培养基提高近3倍。     

渤海湾西北部沿岸主要入海河流表层沉积物中无机碳形态研究

【目的】调查渤海湾西北部沿岸河流表层沉积物中不同形态无机碳(IC)的分布和影响因素,阐明我国近岸不同环境沉积物中IC分布形态的异同和调控机制。【方法】采用连续浸取方法,根据IC在沉积物中的结合强度,将其分为交换态(氯化钠相)、弱碱结合态(氨水相)、强碱结合态(氢氧化钠相)、弱酸结合态(盐酸羟胺相)和残渣态,分析表层沉积物中不同形态的IC含量,并讨论其与各地球化学参数之间的关系。【结果】渤海湾西北部沿岸河流表层沉积物中总IC的平均含量为6.76mg/g。沉积物中各相IC的平均含量为盐酸羟胺相(3.21mg/g)残渣相(1.92 mg/g)氨水相(0.77 mg/g)氯化钠相(0.64 mg/g)氢氧化钠相(0.22mg/g)。盐酸羟胺相是沉积物IC的主要形态。总有机碳(TOC)对各形态IC影响较强。氨水相IC与沉积物各参数间存在较为紧密的联系。【结论】研究区域沉积物中不同形态IC的组成和分布空间变化显著,不同地点样品中IC的活跃程度和可能的环境影响因子差异很大。     

丙酮/(NH4)2SO4双水相体系提取芦丁影响因素研究

【目的】研究丙酮/(NH4)2SO4双水相萃取体系对分离槐米中芦丁的影响因素。【方法】利用正交设计法进行优化,并把28.57%的硫酸铵溶液与等体积的70%的丙酮混合溶液,调至pH=9形成的双水相,两相的体积比(V上/V下)是1.62。【结果】萃取体系的上相中芦丁含量达到95.92%。【结论】丙酮/(NH4)2SO4双水相萃取体系分离芦丁具有良好的选择性。     

Theoretical study of adsorption and dissociation of NH3 on the Ir{110}（1×2） surface

The adsorption and dissociation of NH3 on Ir{110}（1×2） have been investigated using the density- functional calculations at a coverage of 0.25 ML. The adsorption sites, energy, and geometries were obtained for NH3, NH2, and H adsorptions on the surface. The transition state for NH3 dissociation on Ir{110}（1×2） was also identified. It was found that NH3 is adsorbed preferentially at the ridge atop site, while NH2 and H are adsorbed at the ridge bridge site. The activation barrier of NH3 dissociation is 78.4 kJ/mol, which is very close to the NH3 adsorption energy of 90.0 kJ/mol. This indicates that the desorption and dissociation of NH3 on Ir{110}（1×2） are very competitive, which is consistent with the recent experimental results.     

非活性马尾藻对水中Cd2+和Ni2+的生物吸附及脱附研究

【目的】以马尾藻粉为生物吸附剂,研究其在静态实验中对Cd2＋ 和Ni2＋ 的吸附及脱附能力,并对吸附速度、动力学、重金属选择性和吸附剂再生等问题进行探讨.【方法】采用单因素法分析pH 值、初始浓度、平衡离子类型等条件因素对重金属吸附容量的影响,采用准一级和准二级动力学模型对Cd2＋ 、Ni2＋ 的吸附数据进行拟合.【结果】Cd2＋ 的最佳吸附条件为pH 值4.5、初始浓度500mg/L、平衡离子为NO3ˉ,Ni2＋ 的最佳吸附条件为pH 值3.0、初始浓度900mg/L、平衡离子为Clˉ;Cd2＋ 、Ni2＋ 的吸附平衡到达时间分别为50min和25min;准二级动力学模型对吸附数据的拟合效果更好,相关系数（犚2 ）均大于0.99;对混合溶液中不同重金属的选择性吸附顺序为Pb2＋ 〉Ni2＋ 〉Cd2＋ 〉Mn2＋ ;1.0mol/L HCl对Cd2＋ 、Ni2＋ 的理论洗脱率均可达到99%.【结论】马尾藻粉对Cd2＋ 和Ni2＋ 的吸附容量大,吸附条件温和,重金属脱附率高,是一种性能良好的生物吸附剂.