金属-有机骨架膜的制备及性能研究的实验设计

设计了一种新型金属-有机骨架材料(MOF)膜制备方法，以ZnO晶种液为基础，通过溶剂热生长得到ZnO阵列晶种层，然后采用二次生长法得到了致密ZIF-8膜。采用XRD、TF-IR和SEM对材料进行了表征，并对膜的水处理性能进行了测试。结果表明，ZIF-8膜中ZIF-8晶型完整；ZIF-8的特征峰与其结构中的化学键相吻合；ZnO晶种在基底上以垂直阵列形态分布，ZIF-8晶体颗粒间具有良好的连续致密性，ZIF-8膜层的厚度约为5μm。在染料水的分离中，膜具有较高的水通量[367.0L/(m²·h·MPa)]和优异的截留性能，对甲基橙、酸性橙、甲基蓝和刚果红的截留率分别为97.0%、99.6%、100.0%和100.0%。     

MoS_2/SnS_2异质结催化性能增强的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了单层MoS_2、单层SnS_2和MoS_2/SnS_2异质结体系的几何结构、电子结构和功函数等性能.结果表明,MoS_2/SnS_2异质结的带隙明显小于单层MoS_2(001)和单层SnS_2(001),这有利于降低光子激发能,提高光吸收能力.通过计算MoS_2/SnS_2异质结的差分电荷密度,发现电荷的重新分布主要发生在MoS_2的界面附近,SnS_2内部的电荷密度变化很小,这表明构建的异质结可以有效改善复合体系的电荷转移能力,抑制光生电子和空穴的复合,从而提高材料的催化性能.     

构建BiVO4/g-C3N4异质结光催化剂及高效去除印染废水中有机污染物

本研究采用共沉淀法和水热法成功制备出Z型异质结BiVO₄/g-C₃N₄光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)方法对制备的样品进行了结构、形貌和光电化学性能表征,并对其可能的光催化反应机理进行了探讨。研究结果表明：与单一的BiVO₄、g-C₃N₄光催化剂相比,Z型异质结BiVO₄/g-C₃N₄光催化剂在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解具有最高的活性,分别是单一的BiVO₄和g-C₃N₄的12倍和2.18倍。经过5次循环实验测试,Z型异质结BiVO₄/g-C₃N₄光催化剂对亚甲基蓝MB的降解率均能达到90%,证明其有良好的稳定性。此外,通过活性物种捕获实验对Z型异质结B...     

In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se异质结材料创新实验设计及二氧化碳还原性能的研究

运用太阳能进行可见光催化二氧化碳还原是实现碳中和目标的有效途径。如何培养具有专业素养的环境治理人才是本科院校重要研究方向。本文以In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se异质结材料的合成为媒介,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及二氧化碳光催化还原测试等方法研究In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se复合材料的合成方法、物相成分、形貌状态、化学组成及在碳中和领域的应用。该研究表明,以球形花状的In_2O_3纳米球作为基底材料,通过与Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se复合得到的In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se异质结材料拥有更高的CO_2转化CO性能。通过该创新实验的设计,能够更好地培养材料类专业人才。     

Cu_2O@TiO_2核壳异质结的制备及其光催化性能研究

由于二氧化钛和氧化亚铜具有优异的光催化性能,从而被广泛应用于许多领域,如降解污染物,自清洁的涂料等.设计一种反应温度为180℃和反应时间为3 h的溶剂热方法,以乙二醇作为溶剂,硝酸铜作为反应试剂,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,合成具有球状结构的Cu_2O颗粒.进一步以酞酸四丁酯(TBOT)为钛源,采用溶剂热法合成具有核/壳结构的Cu_2O@TiO_2球状颗粒.这种具有核壳结构的复合材料形成p-n异质结.创新点在于在两种不同半导体金属氧化物之间成功形成均匀的核壳异质结.所制备的样品采用带有能谱(EDS)仪的扫描电子显微镜,透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对样品形貌进行表征.在室温条件下,以500 W氙灯为光源,对甲基橙(MO)溶液进行光催化降解测试.结果表明,产物的光催化性能明显高于Cu_2O和TiO_2光催化性能.     

沉积顺序对La0.8Sr0.2MnO3/TiO2异质PN结整流特性的影响

采用磁控溅射法在Si衬底上通过改变沉积顺序制备两类异质PN结:La0.8Sr0.2MnO3/TiO2和TiO2/La0.8Sr0.2MnO3,并时其进行电学性能研究.结果显示Si/La0.8Sr0.2MnO3/TiO2异质PN结中的Ⅰ-Ⅴ特性曲线呈现线性特征.这可能是TiO2薄膜区内垂直于生长界面的缺陷使得在垂直于衬底方向上产生载流子"通道",从而导致没有整流特性.而在Si/TiO2/La0.8Sr0.2MnO3异质PN结中的Ⅰ-Ⅴ特性曲线却呈现良好的整流特性.这可能是La0.8Sr0.2MnO3和TiO2生长的均很致密,没有给电流提供导通通道,使得呈现明显整流特性.变温电流电压特性曲线显示整流特性出现在一个50 K到350 K广泛温区,与此同时,随着测量温度的降低,扩散电压增大,这可能由于随着测量温度的变化导致了界面电子结构的变化.     

清华大学结构超滑研究团队取得重大进展

正清华大学结构超滑研究团队在材料领域国际顶级学术期刊《自然·材料》(Nature Materials)上发表了《微米尺度石墨/六方氮化硼层状异质结中的鲁棒性结构超滑》(Robust microscale superlubricity in graphite/hexagonal boron nitride layered heterojunctions)的研究论文,首次实验展示微米尺度异质界面中旋转稳定的结构超滑特性,这是该团队在超滑研究领域取得的     

硫化镍电极材料的制备及其电化学性能研究

电极材料是影响超级电容器性能的关键所在,目前已发现氧化镍作为超级电容器电极材料具有良好的电容性能,利用硫元素与氧元素同族的特点,研究硫化镍的电容性能。以碳布为基底,将六水合硝酸镍和六次甲基四胺混合溶液通过水热法制备氧化镍;然后利用硫代乙酰胺溶液水热硫化得到硫化镍,并通过循环伏安法、热场扫描电子显微镜、拉曼光谱分析法、X射线粉末晶体衍射等方法表征所制备硫化镍的电化学性能和形貌组成。     

有机太阳能电池的研究进展

本文首先简要介绍了有机太阳能电池的工作原理和发展概况,接着主要从电子给体与受体接触界面的不同,按照无机/有机平面异质结、无机/有机主体异质结、有机/有机平面异质结、有机/有机聚合物主体异质结,对有机太阳能的研究进展进行分类论述。     

六水合氯化钙蓄热材料制备的研究

本文研究以六水合氯化钙为蓄热剂、黄原胶为成核抑制剂、SrO2为防过冷剂所组成的蓄热材料的最佳配比，同时，介绍蓄热材料的蓄热原理、组成及应用。     

高岭土-聚丙烯酸钠-聚乙烯醇复合吸水树脂的研究

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵/硫代硫酸钠为氧化还原引发剂、以环己烷为溶剂,采用溶液聚合法合成出高岭土-聚丙烯酸钠-聚乙烯醇复合吸水材料.研究了高岭土的添加量、交联剂的用量对复合树脂的吸水性、吸水速度及吸盐性等的影响.     

高岭土-聚丙烯酸钠-聚乙烯醇复合吸水树脂的研究

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵/硫代硫酸钠为氧化还原引发剂、以环己烷为溶剂,采用溶液聚合法合成出高岭土-聚丙烯酸钠-聚乙烯醇复合吸水材料.研究了高岭土的添加量、交联剂的用量对复合树脂的吸水性、吸水速度及吸盐性等的影响.     

纳米异质结制备及其压电性能表征综合实验设计

将最新的科研成果转化成综合设计型实验教学内容,设计研究了ZnO-CuO基纳米异质结材料的制备及压电性能性能评价的综合实验。利用磁控溅射和水溶液等方法制备ZnO-CuO的PN异质结结构,并研究其压电性能。结果表明,该异质结结构具有非常好的整流特性,对器件施加外力时器件产生直流电流的输出且有很高的灵敏度,电流强度约为300nA,极大地提高纳米发电机的输出性能。该实验激发了学生对于专业知识的研究兴趣,深入理解异质结结构与器件性能之间的关系,培养了学生的创新思维能力和综合实践能力。     

吡啶，2-甲基吡啶插层五氧化二钒的制备及表征

用一种简便快速方法合成了吡啶,2-甲基吡啶插层V2O5材料.用X射线衍射(XRD),红外光谱(IR)和扫描电电镜(SEM)等手段对这些插层产品的结构进行了表征.比较系统地探讨了原料用量对合成产品结构的影响,给出了V<,2>O<,5>、吡啶或2-甲基吡啶和水之间的合适配比.水在合成过程中起着重要作用,水的比例合适,有利于插层相的生成.吡啶、2-甲基吡啶分子在层间以单层方式排列.     

Fe_3O_4/NSTO不同取向异质结的输运特性

利用脉冲激光沉积法,在3种不同取向的NSTO基片上,生长得到3种不同取向的Fe3O4外延薄膜。制备了Fe3O4（100）/NSTO（100）、Fe3O4（110）/NSTO（110）、Fe3O4（111）/NSTO（111）3种不同异质结。3种异质结的I-V曲线都具有很好的整流特性。利用肖特基结（Schottky junction）二极管I-V关系的热激活模型对实验数据进行处理,得到了这3种异质结的势垒高度ΦB随温度的变化关系。对这3种Fe3O4/NSTO异质结的磁阻进行了测量,分析指出Fe3O4的磁各向异性和不同取向异质结的势垒高度差,是造成3种异质结磁阻差异的主要原因。发现3种异质结的磁阻都与Fe3O4的Verwey转变温度（Tv）相关,在120 K处负磁阻最大。     

甲基吡啶的解离萃取分离实验研究

应用解离萃取分离合成吡啶产生的3-甲基吡啶(3-MPD)与4-甲基吡啶(4-MPD)的混合物(φ(3-MPD)＝68.472 2%;φ(4-MPD)＝26.517 6%),对影响解离萃取分离的6个因素萃取剂、萃取剂的浓度及投料量、有机溶剂及投料量,以及分离温度进行了研究.选取了各因素的不同水平进行了六因素五水平的正交试验,以有机相两甲基吡啶的体积比为主要考查对象,筛选出了解离萃取分离甲基吡啶混合物的最佳工艺条件:当甲基吡啶的混合物为24 mL时,以浓度为2 mol/L的对甲基苯磺酸为萃取剂,用量为40 mL,正庚烷为溶剂,用量为48 mL,温度为0 ℃时分离效果最好.通过重复性实验,分离效果得到明显提高,说明此法具有工业化潜力.     

一种Salen双肟类配体及其乙酸铜配合物的合成与表征

以1,2-二胺氧乙烷和4-羟基水杨醛为原料,在无水乙醇溶剂中合成了Salen双肟类配体5,5′-二羟基-2,2′-[乙二氧双(氮次甲基)]二酚(H4L)。以丙酮为溶剂,将H4L与一水合乙酸铜在室温下反应,制备了一种新的Salen双肟类乙酸铜配合物。通过元素分析、核磁共振氢谱、红外光谱、紫外光谱及差热-热重等表征方法得知配合物的可能结构式为[Cu(C16H14N2O6)].2H2O。     

MOF结构ZnO的制备及其在光催化的应用

在本文中,六水合硝酸锌提供锌源,DMF作为有机溶剂,利用溶剂热法来得到MOF结构的ZnO.利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)对其形貌与结构进行表征.对有机污染物亚甲基蓝,进行以氧化锌为光催化剂的光降解实验.实验结果表明:在可见光作用下,光催化时间为90min时,亚甲基蓝溶液的降解率达到64.72%.     

高比表面硫酸沉淀法纳米白炭黑的制备及表征

利用沉淀法白炭黑生产工艺,以泡花碱、硫酸为原料,通过添加分散剂和优化生产工艺技术,制备了高比表面纳米级沉淀白炭黑产品,并采用FT-IR、XRD、SEM、TG-DTA及N2吸附-脱附等测试技术对白炭黑产品结构和性能进行了表征。结果表明：制备的白炭黑属于以水合氧化硅形成的无定形态的微孔材料,BET比表面积为402.40m2/g,粒子分散均匀无团聚现象,粒径在80～100nm范围,孔形规整、孔径尺寸均匀、孔径分布区域为0.54～0.56nm。     

纳米 Bi2 O3光催化降解三种模拟污染物的动力学研究

用微波辐射法,以五水合硝酸铋和乙二醇为原料,合成了纳米氧化铋（ Bi2 O3）光催化剂。通过XRD、UV、TEM等手段对光催化剂进行了表征。研究了水溶液中Bi2 O3光催化降解有机物的性能;讨论了可见光照射下,模拟污染物的初始浓度对光催化降解速率的影响;得出纳米Bi2 O3对亚甲基蓝、罗丹明B和甲基橙的光催化降解的动力学方程。