Ag3PO4/Ag2CO3 p-n异质结复合光催化剂的制备及增强的可见光催化性能

半导体光催化氧化技术作为一种“绿色技术”,被广泛应用于环境污染物治理和太阳能转化领域.高效、稳定、可回收利用的催化剂的开发是光催化技术发展的一个重要方向. Ag系半导体光催化剂因在可见光分解水制氢及降解有机污染物等方面表现出优异的催化性能而广受关注.然而,该催化剂失活快制约了其应用.因此,提高Ag系半导体材料的光催化稳定性成为近年来研究的一个热点.研究发现,在半导体的表面或者界面形成p–n异质结是提高催化剂光催化性能和稳定性的有效途径.理论上讲,当p型半导体和n型半导体形成p–n结以后,在两种半导体接触边缘的附近处存在着正、负空间电荷分列两边的偶极层,产生了从n型半导体指向p型半导体的内建电场.内建电场的存在使得p型半导体与n型半导体之间产生了电位差,即内建电势差.这种电势差能够有效促进电子和空穴的分离,达到光生电子和空穴对分离、转移和传递的目的,从而抑制电子和空穴的复合,提高光催化效率. Ag2CO3是p型半导体,其导带为0.21 eV,价带为2.83 eV; Ag3PO4是n型半导体,其导带为0.43 eV,价带为2.86 eV.两者能带结构匹配,能形成p–n异质结.因此,本文采用简单的共沉淀法,制备了不同比例的Ag3PO4/Ag2CO3复合光催化剂,并通过X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱以及瞬态光电压谱等对其进行了表征.透射电镜照片显示,粒径较小的Ag3PO4颗粒均匀的分布在粒径较大的Ag2CO3周围. P元素和C元素的摩尔比接近于投料比. Ag3PO4/Ag2CO3复合催化剂的吸收光谱体现出两种催化剂的混合特征,在可见光区的吸收强度增加.瞬态光电压表征不仅证实了Ag2CO3是p型半导体, Ag3PO4是n型半导体,更说明了40%-Ag3PO4/Ag2CO3复合光催化剂的载流子寿命较长.罗丹明B(RhB)的降解实验证实40%-Ag3PO4/Ag2CO3(Ag3PO4与Ag2CO3的摩尔比为40%：60%)复合催化剂的光催化效率最高,500 W氙灯(附加420 nm截止波长的滤光片)照射15 min后, RhB就能被完全降解,而纯的Ag3PO4和Ag2CO3对RhB的降解率只有40%和10%.循环实验发现,前两次循环中由于单质银的生成导致催化剂活性下降,但从第三次循环开始其催化活性趋于稳定.此外,还通过添加草酸钠(空穴的清除剂)、异丙醇(羟基自由基的清除剂)和对苯醌(超氧自由基的淬灭剂)等来判断光催化过程中起主要作用的活性自由基.实验证实空穴是Ag3PO4/Ag2CO3光催化剂在降解RhB过程中产生的主要活性自由基物种. Ag3PO4/Ag2CO3光催化剂相对于单纯的Ag3PO4和Ag2CO3有更高的空穴产生能力.当可见光照射到复合催化剂表面时, Ag2CO3导带上的激发电子能够快速转移到Ag3PO4的导带上,同时Ag3PO4价带上的光生空穴能够快速转移到Ag2CO3的价带上. p–n结的形成提高了光生电子和空穴的分离效率,抑制了电子和空穴的再结合,因此,复合光催化剂光催化降解效率提高.综上所述, Ag3PO4/Ag2CO3之间能形成有效p–n结,40%-Ag3PO4/Ag2CO3复合光催化剂表现出最佳的光催化性能.     

离子色谱法测定烟用纸张中甲醛和乙二醛

建立了离子色谱检测烟用纸张中甲醛和乙二醛含量的分析方法。样品中的甲醛和乙二醛在碱性条件下与过氧化氢反应生成甲酸根和草酸根,使用离子色谱法测定其含量。考察并优化了样品前处理和色谱分析条件。实验表明,甲酸根和草酸根线性关系良好,线性相关系数分别为0.9998和0.9999,检测限分别为8.0×10-6μg/mL和5.0×10-5μg/mL,甲醛的加标回收率在95.8%~98.4%之间,乙二醛的加标回收率在96.8%~102.5%之间。该方法简便易行,且不使用有机溶剂,可为烟用纸张中甲醛和乙二醛的检测提供一种新的参考。     

A novel P-channel SOI LDMOS structure with non-depletion potential-clamped layer

A novel structure is proposed for doubling the vertical breakdown voltage of silicon-on-insulator(SOI) devices. In this new structure, the conventional buried oxide(BOX) in an SOI device is split into two sections: the source-section BOX and the drain-section BOX. A highly-doped Si layer, referred to as a non-depletion potential-clamped layer(NPCL), is positioned under and close to the two BOX sections. In the split BOXes and the Si region above the BOXes, the blocking voltage(BV) is divided into two parts by the NPCL. The voltage in the NPCL is clamped to be nearly half of the drain voltage. When the drain voltage approaches a breakdown value, the voltage sustained by the source-section BOX and the Si region under the source are nearly the same as the voltage sustained by the drain-section BOX and the Si region under the drain. The vertical BV is therefore almost doubled. The effectiveness of this new structure was verified for a P-channel SOI lateral double-diffused metal-oxide semiconductor(LDMOS) and can be applied to other high-voltage SOI devices. The simulation results show that the BV in an NPCL P-channel SOI LDMOS is improved by 55% and the specific on-resistance(Ron,sp) is reduced by 69% in comparison to the conventional structure.     

高温变色粉末的制备及其在钧瓷釉料中的应用

首先采用高温固相反应法在1300～1400 ℃制备出一种具有光致变色效果的硅钕酸钙粉末,该粉末在阳光照射下呈现紫色,在室内白炽光照射下呈现蓝色;然后,创新性地将制得的变色粉末引入到高温钧瓷釉料中,研究表明,该变色粉末在釉层中具有很强的稳定性,通过调控变色粉末在釉料中的配比,能够制备出不同变色效果的钧瓷产品.结合X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪等现代分析手段综合研究了变色粉末及釉层的物相组成、显微形貌,并进一步探讨了变色粉末添加量、烧制温度与宏观呈色之间的相互关系.     

纳米碳酸钙基浅色导电粉的制备及性能研究

以纳米碳酸钙为核体,用聚电解质对其表面改性后,采用均相共沉淀法制备了锡掺杂氧化铟(ITO)包覆的碳酸钙基浅色导电粉.通过改变聚电解质层数、ITO的包覆量及煅烧时间等实验条件,探究了制备纳米碳酸钙基浅色导电粉的最佳条件.用X-射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、X-射线电子能谱以及粉末电阻率测试仪等对样品的结构、形貌、化学组成及电阻率等进行分析.结果表明:聚电解质层数为5层,CaCO3与ITO的质量比为6∶1,500℃煅烧4.5h制备的粉末具有最佳的导电性能,其电阻率为3.8×103 Ω·cm.     

HF酸刻蚀提升熔石英亚表面划痕抗损伤性能的机理

用HF酸刻蚀熔石英元件,研究刻蚀对元件后表面划痕的形貌结构及损伤性能的影响,探索损伤阈值提升的原因.时域有限差分算法理论计算结果表明:对于含有50 nm直径氧化锆颗粒的划痕,对入射光调制引发场增强的最大值是入射光强的6.1倍,且最强点位于划痕内部氧化锆颗粒附近,而结构相同但不含杂质的划痕引发的最大场增强为入射光强的3.6倍,最强区位于划痕外围;HF酸刻蚀能够有效去除划痕中的杂质,改变划痕结构,增加其宽深比值,经刻蚀的划痕对入射光调制引发场增强降低到入射光强的2.2倍.实验结果表明,经过深度刻蚀的划痕初始损伤阈值较刻蚀之前提高一倍多;光热弱吸收测试仪测试刻蚀后划痕对1 064 nm激光的吸收最大值仅为230 ppm.HF酸刻蚀同时可以提升元件整体损伤阈值,由于元件上无缺陷区域损伤阈值随刻蚀的深入先增加后降低,因此HF酸刻蚀应进行到元件损伤阈值提升到最大值为止.     

D-π-A型三联吡啶衍生物的合成及光学性质

以4'-(4-甲苯基)-2,2'∶6',2″-三联吡啶为电子受体(A)基元,通过Wittig反应引入电子给体(D)基元,合成了2个新的D-π-A型三联吡啶衍生物;研究了其单、双光子吸收荧光特性,并通过量子化学计算从结构角度进行了解释.目标产物的荧光量子产率(Ф)最高达到0.45,双光子吸收截面(δ2)最大达406 GM.