Zn_(1-x)Mg_xO薄膜的溶胶—凝胶法制备与光学性质分析

以二水合乙酸锌和四水合乙酸镁为主要原料,石英玻璃为基片,采用溶胶—凝胶法结合旋涂工艺制备Zn1-xMgxO薄膜(x=0、0.1、0.2、0.3).用XRD和分光光度计分别测量薄膜的晶体结构和透射光谱,并对所得谱线进行分析.XRD分析表明,所制备的薄膜仍保持氧化锌的六角纤锌矿结构,未发现形成MgO杂相;Zn0.7Mg0.3O薄膜沿(002)晶面具有一定的择优取向,Mg2+离子替代Zn2+离子进入ZnO晶格,使晶格常数发生变化;随Mg2+离子掺杂浓度的增加,系列样品(002)晶面衍射峰半高宽增大,平均晶粒尺寸递减,(002)晶面的晶面间距略微减小.透射光谱分析表明,随掺杂浓度增高,薄膜在可见光区域内的透光率增大,光学带隙依次增大.     

石墨烯基碱金属原子有效电荷变化规律

应用S.Yu.Davydov提出的石墨烯态密度模型,求出吸附在石墨烯上的碱金属原子的有效电荷数,研究了吸附原子的电子能级、能级移动量、有效电荷数随金属原子元素的变化以及有效电荷数随电子能量的变化规律.结果表明:(1)被吸附的碱金属原子的电子能级和能级移动量随原子序数的变化为非线性,在Li,Na,K,Rb,Se,Fr这6种碱金属原子中,以Na原子的值为最小,其原因在于碱金属原子的电离能以及石墨烯与吸附原子的相互作用能均随原子序数的增大而减小;(2)石墨烯能带电子和吸附原子的局域态电子对有效电荷的贡献以及总有效电荷数,均随原子序数的增加而非线性地减小.其中,能带电子对有效电荷的贡献与电子能量无关,而吸附原子局域态电子的贡献与总有效电荷数和电子能量都有关,且随电子能量的变化有明显的局域特点,最可几电子能量随原子序数的增大而增大.     

纳米材料Ce-ZnO结构表征及光催化降解罗丹明B染料研究

以高温热解法制备的纳米ZnO为底物,掺杂稀土元素Ce制备纳米材料Ce-ZnO,采用X-射线衍射分析(XRD)和能谱分析(EDS)表征材料的结构特征和元素组成。以罗丹明B(RhB)染料为单一污水体系,研究Ce-ZnO光催化降解RhB染料效果。XRD分析结果显示纳米材料Ce-ZnO具有六方晶系纤锌矿型结构特征衍射峰,且出现与CeO_2相关的衍射峰。EDS分析确定Ce-ZnO中Ce和Zn元素质量比为1∶23.88。Ce-ZnO光催化降解RhB按照一级动力学反应进行,其中在自然光下的一级动力学常数k_1为0.039 8,大于紫外光下的一级动力学常数0.024 0,说明掺杂稀土元素Ce能有效提高纳米ZnO在自然光下催化降解RhB。     

冻融作用对猪粪模拟施肥条件下东北黑土中重金属铜锌活性的影响

随着规模化养殖场的发展和饲料添加剂中Cu和Zn的添加, 畜禽粪便中重金属Cu和Zn含量较高, 通过畜禽粪便施肥可能造成土壤重金属污染。畜禽粪便施肥和冻融作用均可能影响土壤中重金属的活性, 进而改变土壤重金属的环境效应。本文针对东北气候特点, 通过实验室模拟, 研究了猪粪施肥和冻融作用对黑土中重金属Cu和Zn活性(可交换态和碳酸盐结合态)的影响。结果表明:同未施肥的对照比, 猪粪施肥初期, Cu和Zn的可交换态含量均明显增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量则略有下降;同低施肥量比, 高施肥量下, Cu和Zn的可交换态含量略有增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量下降;同施肥初期比(1周), 随施肥时间延长(1个月)土壤中可交换态Cu和Zn含量下降, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量增加;高低不同施肥量相比, 高施肥量下可交换态Cu和Zn含量均高于低施肥量, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量则低于低施肥量;随冻融温度下降, 土壤中可交换态Cu和Zn含量、碳酸盐结合态Cu和Zn含量均显著增加, 且在高施肥量下的含量均大于低施肥量。由此可见, 猪粪施肥和冻融作用对黑土中Cu和Zn活性均有不同程度的影响, 总的看是随施肥量的增加和施肥时间的延长, 黑土中Cu和Zn活性不同程度地下降, 但冻融作用可以使猪粪施肥的黑土中Cu和Zn的活性增加, 且随冻融温度下降Cu和Zn活性增加的幅度增大。     

珠江三角洲污灌区土壤中重金属含量特征

通过现场采样及室内测试方法,分析了珠江三角洲污灌区土壤中9种重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Mn、Ni、As、Cr、Se的含量分布特征.结果表明,污灌区土壤9种重金属的全量平均含量均已超出广东省土壤背景值,其中Cd的污染程度最重,Se的污染程度最轻;污灌区土壤以Cd元素的有效系数最高,Ni元素的有效系数最低.Zn、Pb、Cu以及Cd元素随采样深度的增加其全量逐渐减少,Cr、Ni、As以及Se元素随采样深度的增加其全量呈上下波动状态或几乎不变,而Mn元素则是随采样深度的增加其全量先略有减少而后骤升.Cu、Cd、Zn等3种元素全量与有效态含量以及这3种元素全量间均呈显著或极显著的正相关关系.     

施肥对大棚土壤有效态重金属含量及生物效应的影响

采用田间大棚栽培试验,研究了施用有机肥、有机无机肥配施和无机肥等不同施肥处理对大棚土壤有效态重金属含量以及黄瓜重金属含量的影响。结果表明,施肥可增加黄瓜产量,且随无机肥配施量的提高而增加。施用有机肥可降低土壤有效态Pb含量、提高Cd含量,对Cu、Zn和Cr的含量影响作用不显著;有机无机肥配施可提高大棚土壤有效态Cu、Cd和Cr的含量、降低Pb的含量,对Zn的影响较小;施用无机肥可提高土壤有效态Cu和Cr含量,对Zn、Pb和Cd的含量影响作用不显著。不同施肥处理黄瓜中Cu和Zn含量的变化规律基本相同,其含量随无机肥配施量的提高而增加;有机无机肥配施处理黄瓜中Pb、Cd和Cr含量随无机肥配施量的提高而呈逐渐降低的趋势。合理施用有机肥、无机肥或有机无机肥配施对大棚土壤有效态重金属含量的影响作用较小,也不会对黄瓜造成重金属污染。     

硫素营养对大豆氮素积累及品质的影响

研究不同硫肥处理对大豆氮素积累及品质的影响。结果表明,施硫对大豆叶片硝酸还原酶活性有明显的正效应,以S2和S3效果最好;施硫可以提高叶片叶绿素和全氮含量,尤其生育后期作用明显;茎秆全氮含量在苗期、开花结荚期以及成熟期,在S1～S3范围内随着施硫量的增加而增加,并延长叶片全氮含量保持较高水平的时间,而其它时期则随施硫量的增加而降低;开花期,随施硫量的增加,荚皮全氮含量先逐渐升高而后降低并保持平稳。收获时籽粒全氮含量随施硫量的增加而降低。蛋白质含量总体上随施硫水平的增高而递减,而脂肪变化则相反。施硫肥使单株荚数、单株粒数以及百粒重大幅度增加,对大豆有明显的增产作用。     

污泥堆肥中重金属的生物有效性研究

通过高羊茅盆栽土培实验,研究了施加污泥堆肥对土壤中有效态重金属含量的影响以及重金属的生物有效性和土壤中有效态含量之间的关系。结果表明,土壤中有效态重金属的含量随污泥施入量的增加而升高,在相似的土壤成分和性质条件下,Zn、Cu的生物有效性较高,其次是Cr、Ni,Pb,Cd最低。Zn的生物有效性随其在土壤中的有效态含量增加而显著升高,当混配土中有效态Zn的浓度由14.5升高到61.2mg.kg-1时,Zn的生物有效性升高近6倍。     

施肥对大棚土壤有效态重金属含量及生物效应的影响

采用田间大棚栽培试验,研究了施用有机肥、有机无机肥配施和无机肥等不同施肥处理对大棚土壤有效态重金属含量以及黄瓜重金属含量的影响。结果表明,施肥可增加黄瓜产量,且随无机肥配施量的提高而增加。施用有机肥可降低土壤有效态Pb含量、提高Cd含量,对Cu、Zn和Cr的含量影响作用不显著;有机无机肥配施可提高大棚土壤有效态Cu、Cd和Cr的含量、降低Pb的含量,对Zn的影响较小;施用无机肥可提高土壤有效态Cu和Cr含量,对Zn、Pb和Cd的含量影响作用不显著。不同施肥处理黄瓜中Cu和Zn含量的变化规律基本相同,其含量随无机肥配施量的提高而增加;有机无机肥配施处理黄瓜中Pb、Cd和Cr含量随无机肥配施量的提高而呈逐渐降低的趋势。合理施用有机肥、无机肥或有机无机肥配施对大棚土壤有效态重金属含量的影响作用较小,也不会对黄瓜造成重金属污染。

     

施锌对冬小麦亚细胞镉分布和镉化学形态的影响

为深入了解施锌(Zn)对冬小麦镉(Cd)吸收的影响,本研究选冬小麦品种矮抗58,试验共设置了2个Cd水平(0、5μmol·L~(-1))和4个Zn水平(0、2、8和15μmol·L~(-1)),通过营养液试验,研究了施Zn对Cd胁迫下冬小麦Cd吸收、亚细胞分布和化学形态的影响。结果表明,冬小麦的生物量随Cd浓度的增加而降低,而Zn能够减轻Cd对冬小麦生物量的毒害作用。同时,根和地上部Cd含量随Zn浓度提高而降低。另外,施Zn显著降低了冬小麦幼苗各个亚细胞组分的Cd含量,增加了冬小麦根中1 mol·L~(-1)NaCl提取态和体积分数2%醋酸提取态Cd的含量。在Cd浓度为5μmol·L~(-1),Zn浓度为2和8μmol·L~(-1)时,冬小麦地上部细胞壁和可溶性部分Cd所占的比例增加;在Cd浓度为5μmol·L~(-1),Zn浓度为8和15μmol·L~(-1)时,冬小麦根部细胞壁和可溶性部分Cd所占的比例增加。冬小麦地上部去离子水提取态Cd所占比例随Zn浓度增加而降低,体积分数2%醋酸提取态Cd所占比例随Zn浓度增加而增加。因此,施Zn通过调节冬小麦亚细胞Cd分布和Cd的化学形态,促进了冬小麦体内活性Cd向惰性Cd的转化,减轻了Cd对冬小麦的毒害效应,降低了冬小麦根部Cd的迁移能力。     

退火对掺铟氧化锌薄膜结构及光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备掺铟氧化锌薄膜,研究不同退火温度对薄膜结构及发光性能的影响.结果表明,掺铟氧化锌薄膜仍为六角纤锌矿结构的ZnO相,在大于450 nm的波段薄膜样品的透射率都较高;随着退火温度的升高,透射率先增后减,600℃时达到最大;薄膜样品的光学带隙都小于纯ZnO的理论值(3.37 eV),且随退火温度的升高呈先减后增趋势;样品的结晶度与发光强度随着退火温度的升高而增强.     

Quantum-well states as fabry-Perot modes in a thin-film electron interferometer

Angle-resolved photoemission from atomically uniform silver films on iron (100) shows quantum-well states for absolutely determined film thicknesses ranging from 1 to approximately 100 monolayers. These states can be understood in terms of Fabry-Perot modes in an electron interferometer. A quantitative line shape analysis over the entire two orders of magnitude of thickness range yields an accurate measurement of the band structure, quasiparticle lifetime, electron reflectivity, and phase shift. Effects of confinement energy gap, reflection loss, and surface scattering caused by controlled roughness are demonstrated.     

Bi系光催化材料结构调控方法及其在环境能源领域的应用研究进展

Bi系光催化材料是近年来被广泛研究的一类新型光催化剂,具有独特的层状结构和合适的带隙,价导带位置可调,是一类性能优异、环境友好型、结构可调的光催化剂,在环境与能源领域具有广阔的应用前景。本文介绍了Bi系光催化材料的种类,系统综述了形貌调控、表面缺陷引入、晶面构建、表面等离子体修饰、元素掺杂、构建异质结等结构调控方法,分析了光催化性能增强作用机制,并重点总结了铋系光催化材料在水处理、空气净化、固氮、产氢等环境净化和能源转化领域的应用研究进展,最后讨论了该领域所面临的挑战,并对Bi系光催化材料未来的发展进行了展望。     

氮化镓(GaN)纳米材料的制备

通过直流电弧等离子体方法制备了氮化镓纳米晶,并研究了制备的样品的基本特性。使用N2和NH3的混合气体进行反应,并对样品进行了电子显微镜扫描(SEM),X射线衍射(XRD)和Raman散射分析。试验发现,样品为纤锌矿结构,平均大小为50nm左右,晶格常数为a=3.186,c=5.174。     

H 2O和H 2 S与双卤分子形成的卤键的理论研究

用量子化学从头算方法对H2O和H2S与卤素分子(X—Y)形成的卤键O/S…X—Y进行了理论研究.计算结果表明,卤键的形成导致X—Y键长增大与伸缩振动频率红移;电子密度拓扑(AIM)分析表明,复合物中的卤键为闭壳层相互作用;自然键轨道(NBO)分析表明,卤键O/S…X—Y形成时,强的分子间超共轭n(O/S)→σ*(X—Y)引起的电荷转移是X—Y键伸缩振动频率红移的重要原因.     

A reversible solid-state crystalline transformation in a metal phosphide induced by redox chemistry

We demonstrate low-potential intercalation of lithium in a solid-state metal phosphide. A topotactic first-order transition between different but related crystal structures at room temperature takes place by an electrochemical redox process: MnP4 <--> Li7MnP4. The P-P bonds in the MnP4 structure are cleaved at the time of Li insertion (reduction) to produce crystalline Li7MnP4 and are reformed after reoxidation to MnP4, thereby acting as an electron storage reservoir. This is an unusual example of facile covalent bond breaking within the crystalline solid state that can be reversed by the input of electrochemical energy.     

Probing the carrier capture rate of a single quantum level

The performance of many semiconductor quantum-based structures is governed by the dynamics of charge carriers between a localized state and a band of electronic states. Using scanning tunneling spectroscopy, we studied the transport of inelastic tunneling electrons through a prototypical localized state: an isolated dangling-bond state on a Si(111) surface. From the saturation of the current at an energy resonant with this state, the hole capture rate by the dangling bond was determined. By further mapping the spatial extension of its wave function, the localized nature of the level was found to be consistent with the small magnitude of its cross section. This approach illustrates how the microscopic environment of a single defect critically affects its carrier dynamics.     

Direct determination of local lattice polarity in crystals

With current advances in sub-angstrom resolution scanning transmission electron microscopy (STEM), it is now possible to image directly local crystal structures of materials where dramatically different atoms are separated from each other at distances about or less than 1 angstrom. We achieved direct imaging of atomic columns of nitrogen in close proximity to columns of aluminum in wurtzite aluminum nitride by using annular dark field imaging in an aberration-corrected STEM. This ability allows direct determination of the local polarity in nanoscale crystals and crystal defects.