摘要：Ⅳ族稀磁半导体因其优异的磁电性能,以及在与当前主流半导体集成技术兼容的自旋电子器件中具有广阔的应用前景而受到越来越多的关注.事实上,具有室温铁磁性的Ⅳ族稀磁半导体及其衍生器件更有望在实际中得以应用.本工作设计并制备了基于p型(Fe,Al)共掺杂SiGe薄膜和n型Ge衬底的磁性pn二极管.磁性测量以及磁阻和反常霍尔效应测试揭示了p型(Fe,Al)共掺杂SiGe薄膜的室温铁磁性.有趣的是,磁性pn异质结表现出磁场可调的整流和磁阻行为.我们的研究结果为制备具有室温铁磁性的Ⅳ族稀磁半导体提供了一种可选策略,并为Ⅳ族稀磁半导体的实际自旋电子应用提供了范例.

摘要：芬顿高级氧化技术是降解有机微污染物的有效手段.过一硫酸盐(PMS)类芬顿技术因具有高效的氧化剂利用率和较宽的pH操作范围,已成为目前工业中过氧化氢芬顿技术的一种有前途的替代品.非均相催化剂能够有效活化PMS,产生多种活性自由基,从而氧化降解有机微污染物.二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)具有较好的电子传输效率和可调的表面官能团,是一种良好的非均相催化材料.然而,MXene的不稳定性、反应体系的自聚集作用和不明确的活性氧(ROS)生成机制极大地限制了它们在实际环境中的广泛应用.鉴于剥离的MXene中钛的高反应活性缺陷可以原位锚定过渡金属材料,本文通过氧化还原策略,将MnO2纳米颗粒原位沉积在MXene纳米片上制备了MXene/MnO2复合材料.X射线衍射图中(002)峰的偏移、透射电镜和电子衍射环图中交错的晶格条纹等表征结果表明,MnO2纳米颗粒均匀地负载在剥离的MXene纳米片上.X射线光电子能谱证实了MXene表面钛缺陷与MnO2纳米颗粒通过氧化还原作用相连接.同时,通过调整反应时间确定了 18 h原位沉积制备的MXene/MnO2具有最佳的产率和双酚A降解速率.此时的复合材料能够在4 min内活化PMS去除95.9％的BPA(50 mg/L),矿化效率达到了51.2％,表现出较好的催化性能.电子顺磁共振和淬灭实验结果表明,MXene/MnO2活化PMS降解BPA为非自由基途径.实验观察结合密度泛函理论计算表明,大量暴露的锰位点有效吸附并活化PMS,从而促进了单线态氧的产生.通过高价Mn-oxo相直接生成1O2的普遍途径具有较高的能垒(3.34 eV).相比之下,·OOH作为中间体产生1O2的途径(1.84 eV)在能量上更可行.得益于MXene的快速电荷转移能力和MnO2强PMS活化能力的双重优势,工程化的MXene/MnO2/PVDF催化膜对京密引水渠河水中的有机微污染物表现出高效的活性和出色的长期稳定性.综上,本文通过氧化还原原位生长策略制得了 MXene/MnO2催化剂,并深入研究了其在类芬顿反应中催化降解有机微污染物的性能.通过实验表征和理论计算相结合的方法,揭示了该催化剂对有机微污染物的降解机理.本研究不仅为MXene基催化剂的设计和合成提供了新的思路,也为开发可广泛应用于实际水体中处理有机微污染物的催化剂提供了参考.

摘要：采用同心圆式反应器制备β-四钼酸铵,研究制备过程中Mo离子聚合形态和微观结构受溶液酸度影响的变化规律。结果表明,将溶液的pH值控制在2.5以下可以得到四钼酸铵晶体;采用NH_(3)·H_(2)O将溶液pH值调回至3.0有利于细粒钼酸铵结晶的溶解,并促进七钼酸铵向四钼酸铵结晶的转变;降低(NH_(4))_(4)Mo_(4)O_(12)(O_(2))2·2H_(2)O晶体与结晶母液的接触时间有利于获得β-(NH_(4))_(2)Mo_(4)O_(13)结晶。基于钼的聚合机理,设计多个格区的同心圆反应器,实现钼酸铵结晶的分区域调控。通过调控硝酸、氨水和含晶种的母液在各格区中加入的位置和时机,可制备出优质的β-(NH_(4))_(2)Mo_(4)O_(13)结晶。

摘要：对柔性电子设备日益增长的需求使得开发具有高灵敏度和高线性度的传感器更加迫切.由于拉伸应变下不可逆结构损伤诱导电阻线性急剧增加,现有的可拉伸应变传感器难以完美地同时实现这两个特性.针对这一问题,本文提出了一种兼具表面褶皱和体相梯度孔隙的新型分级互连结构,利用水热活化机制精确控制纳米级褶皱间距,通过调控相分离中热力学和动力学行为构筑出体相梯度多孔结构,通过改变器件两侧曲率实现各向异性特征,深入研究各种设计的功效、量化几何结构对灵敏度的有效贡献和追踪形态演变.基于器件显著的灵敏度和各向异性,所制备的传感器能够有效监测静态和动态位移、表面运动、二维应变信号变化以及预测液位随时间变化.本工作为实现高质量的感知能力提供了一种广泛适用、适应性强、可扩展且具有成本效益的方法.

摘要：相变材料(PCM)具有优异的光学性质,在多种集成光子器件中极具应用前景,如光存储器、光开关和光神经形态计算器件.然而,由于集成光子器件相变材料光学性能评价标准的缺乏,新型相变材料的设计主要依赖于研究者的研究经验.本文基于相变光子器件的性能需求,引入材料品质因子(FOM2=Δk/kamor)来评价相变材料的光学性能,建立了针对损耗调制型相变光子器件相变材料的光学性能评价标准.FOM值的大小代表相变材料在构建高性能相变光子器件中的应用潜力,FOM值越大,相变材料应用于光子器件的限制就越小.在此基础上,本文基于光学带隙理论,建立了相变材料光学参数与FOM值之间的关系,开发了三种基于GST的新型光学相变材料.结果表明,氮等非金属元素掺杂可以提高GST的FOM值,有利于开发低损耗、高调制空间的损耗型相变光子器件和大规模损耗型相变光子阵列.除了FOM之外,相变材料的结晶温度也会影响器件的编程功耗、循环寿命和稳定性,这要求我们在实际应用场景中根据器件的需求选择合适的相变材料.总之,本文为相变材料的光学性能提供了评价标准,促进了集成光子器件应用中相变材料的定制设计.

摘要：丙烯是一种重要的化工原料,需求量较大且逐年增加.丙烷脱氢（PDH）是一种高效的生产丙烯过程,正逐步取代石脑油裂解成为重要的丙烯生产工艺.开发高效且稳定的PDH催化剂将对PDH工业发展起到积极的推动作用.Rh因其较好的C–H键活化能力,展现出作为PDH催化剂的巨大潜力,但关于Rh应用于PDH的报道较少.明确Rh物种尺寸对PDH产物选择性的影响,对后续设计高效且稳定的Rh基PDH催化剂至关重要.多相催化反应主要发生在催化剂的表面,因此,催化剂的表面状态对其催化性能具有重要的影响.在催化反应过程中,一些催化剂的表面状态会发生显著变化,这些变化会导致活性、产物选择性明显变化.通过采用（准）原位表面研究手段,能够清晰地了解催化剂在反应过程中的表面变化,这对于建立催化剂结构与反应性能之间的构效关系具有非常重要的意义.本文通过沉积-沉淀法制备了不同负载量的Rh/Al2O3催化剂,旨在探究Rh物种尺寸对PDH产物选择性的影响.球差电镜（AC-HAADF-STEM）观察显示, Rh物种以团簇和单原子的形式共存于Al2O3载体上.进一步通过准原位X射线光电子能谱（XPS）证实了不同化学态的Rh物种.通过固定床反应器对Rh/Al2O3催化剂的PDH性能进行测试,结果表明,催化剂在反应初始阶段需要经历诱导期.在此期间,甲烷的选择性显著降低,而丙烯的选择性显著升高,同时,丙烷的转化率显著降低.碳平衡计算表明,诱导期内产生了大量积碳.采用准原位XPS、低能离子散射谱（LEIS）和CO吸附红外光谱（CO-FTIR）研究了Rh/Al2O3催化剂在诱导期的表面变化.结果表明,在反应初始阶段,催化剂表面有大量积碳产生,这些积碳主要聚集在Rh物种表面,覆盖了Rh团簇,而Rh单原子则保持暴露状态,并作为PDH反应的活性中心.AC-HAADF-STEM结果表明, PDH反应4 h后,仍有Rh单原子存在于催化剂表面.结合Rh/Al2O3催化剂的PDH性能和准原位表征结果认为,丙烷在Rh团簇表面发生C–C键断裂反应,生成甲烷和积碳.积碳对Rh团簇的覆盖抑制了丙烷裂解反应,导致甲烷的选择性在诱导期显著降低;而Rh单原子则仍然暴露,具有催化PDH反应活性,并且是高选择性地生成丙烯的位点.该选择性的差异由丙烯在不同尺寸Rh物种上的吸附方式不同引起的,在Rh团簇表面以di-σ键吸附方式为主,吸附强度较强,丙烯不易脱附,并进一步发生裂解产生甲烷和积碳;而在Rh单原子上,丙烯以π键吸附方式存在,吸附强度较弱,不易发生副反应.对反应后的Rh/Al2O3催化剂进行分析,发现积碳主要为碳氢化合物和石墨碳,且随着反应进行,积碳从Rh团簇表面向Al2O3载体上转移.综上所述,本文通过使用准原位XPS, LEIS和CO-FTIR等技术探究了Rh/Al2O3催化剂在PDH反应中的表面变化,揭示了Rh物种尺寸对PDH产物选择性的影响.结果表明, Rh单原子对丙烯选择性有利,而在Rh团簇表面PDH产物主要为甲烷并产生积碳,同时积碳导致了催化剂在反应初始阶段的快速失活.本工作为后续高效Rh基PDH催化剂的设计提供参考.

摘要：设计一种钙固化碱焙烧−水浸出联合工艺处置二次铝渣,研究CaO用量、NaOH用量、焙烧温度和时间对铝溶出和氟固化行为的影响。在最佳实验条件(焙烧温度1000℃、Al与NaOH摩尔比1꞉0.6、F与CaO摩尔比1꞉2.5、焙烧时间2.0 h)下,氟和铝被分离,其中氟固化率为99.98%,铝溶出率为52.97%。水浸液经蒸发结晶,可得到符合中国工业标准的NaAlO_(2)产品;水浸渣可作为速凝水泥原料。总体而言,此研究为处置二次铝渣提供了一个有效、环保的解决方案。

摘要：锂金属负极和碳酸酯类电解液之间不稳定的界面是限制高比能锂金属电池循环寿命的关键挑战.本文使用含苯环的双酚A乙氧基化物二甲基丙烯酸酯(BAED)交联剂调节聚(丙烯酸六氟丁酯)(PHFBA),设计了一种弹性人造固体电解质中间相(RASEI)来解决这个问题.刚性BAED分子可以对柔性PHBA基体进行调控,实现从600%伸长率到90%压缩率的卓越回弹性,并具有超过2 MPa的高杨氏模量.RASEI可以适应锂金属较大的体积变化,并确保电池运行过程中锂金属与RASEI之间的紧密接触,促进均匀的锂沉积并减少副反应.因此,经过RASEI修饰的Li‖Li对称电池可以在1 mA cm^(-2)和1 mAh cm^(-2)下实现超过500小时的长期循环.对循环后锂金属进行测试分析表明锂枝晶的生长得到了有效的抑制.此外,搭配20 mg cm^(-2)高阴极负载的NCM811软包电池在1 C下,经过200次循环后容量保持率超过85%.

摘要：随着科学技术的发展,高新技术产业对金属的纯度要求越来越高。然而,痕量杂质的存在会对金属的性能产生不良影响。真空蒸馏工艺因其金属回收率高、环保性能好、设备简单等优点,被广泛应用于制备高纯金属。本文作者围绕真空蒸馏的原理和工艺,系统地总结了高纯金属制备的总体进展。介绍了真空蒸馏的原理、真空蒸馏炉的改进设计、参数优化和仿真模拟。根据该技术制备高纯金属的现状,指出在科学研究中机理研究和仿真模拟是必不可少的。本研究对提高生产效率、节约生产成本及提高金属纯度具有一定的借鉴意义。

摘要：Two major challenges,high cost and short lifespan,have been hindering the commercialization process of lowtemperature fuel *** Wei's group has been focusing on decreasing cathode Pt loadings without losses of activity and durability,and their research advances in this area over the past three decades are briefly reviewed *** the Pt-based catalysts and the low Pt usage,they have firstly tried to clarify the degradation mechanism of Pt/C catalysts,and then demonstrated that the activity and stability could be improved by three strategies:regulating the nanostructures of the active sites,enhancing the effects of support materials,and optimizing structures of the three-phase *** Pt-free catalysts,especialiy carbon-based ones,several strategies that they proposed to enhance the activity of nitrogen-/heteroatom-doped carbon catalysts are firstly ***,an indepth understanding of the degradation mechanism for carbon-based catalysts is discussed,and followed by the corresponding stability enhancement ***,the carbon-based electrode at the micrometer-scale,faces the challenges such as low active-site density,thick catalytic layer,and the effect of hydrogen peroxide,which require rational structure design for the integral cathodic *** review finally gives a brief conclusion and outlook about the low cost and long lifespan of cathodic oxygen reduction catalysts.