摘要：为深刻理解应变异质结量子阱结构的物理性质,帮助改进基于宽禁带氮化物半导体器件的设计,本文基于六带应力相关的k·p哈密顿量与自洽薛定谔-泊松方程建立了在场约束效应下极性(0001)、半极性(10■2)及非极性(10■0)晶面的纤锌矿GaN/AlN量子阱价带子带模型,并给出了不同晶面GaN/AlN量子阱在双轴和单轴应力作用下的子带能量色散关系。根据应力对量子阱价带结构的影响,对应力与空穴有效质量之间的微观物理关系进行了综合研究。结果表明,价带结构对晶体取向的改变有很大的依赖性。双轴应力对有效质量的改善效果不大,然而单轴压缩应力通过降低垂直沟道方向的能量使低有效质量区域获得更多的空穴,从而有效降低空穴有效质量,且在不同晶面的结构中都减少了约90%。

摘要：析氧反应(OER)是工业上制约水裂解制氢和CO2综合利用的瓶颈,涉及四电子、四质子耦合以及O-O键的形成,是一个复杂的、高活化能(高过电位)的动力学过程.模拟自然界光系统PS Ⅱ,发展高效、稳定、经济的析氧催化剂(OEC)是一个具有挑战性的研究课题.Ag基催化剂因具有以下优势而成为候选:(1)Ag与Ru同属第五周期性质相近,且有经济性且储量丰富;(2) Ag比第三周期过渡金属具有更高的电子密度和更多可调节配位数;(3) Ag存在Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ多种氧化态.本课题组前期工作证明, Ag基配合物[H3AgI(H2O)PW11O39]3–在酸性水溶液体系中能够形成高氧化态AgⅡ和AgⅢ配合物,用于OER时展现出高活性和稳定性.受此启发,我们选择简单银基氧化物用于研究电催化OER活性并探究其催化机理.本文通过恒电流沉积法在含有Ag+离子的0.1 M K2B4O7电解质溶液中设计合成了系列Ag2–xO/FTO-i (i=0.5, 1, 2, 3, 4, 7m Acm–2)电极,并通过XRD, SEM和TEM方法对其组成和形貌进行了表征.XRD结果表明,电极膜由Ag2O组成,随着沉积电流密度增加,其{111}晶面衍射峰向高角度移动,推测是由部分Ag+离子氧化成Ag2+离子所致.SEM显示, Ag2–xO/FTO-1电极膜上Ag2–xO主体呈现三角薄片状,拥有比其它电极Ag2–xO/FTO-i(i=0.5,2,3,4,7)暴露更多的{111}晶面.同时,高倍TEM显示晶面间距为0.267 nm,进一步证明存在较多暴露{111}晶面.线性扫描伏安曲线(LSV)显示, Ag2–xO/FTO-1电极具有最高的OER电流密度,通过对Tafel区域进行拟合,得到Tafel方程η=0.37+0.047 log|j|,计算得出在10 m A cm–2电流密度下Ag2–xO/FTO-1电极具有较低的Tafel斜率47 m Vdec–1和过电位417 m ***,可用作高效的OEC.电化学阻抗谱(EIS)表明,相比其它电极, Ag2–xO/FTO-1具有最佳的电荷转移能力.电流–时间(I–t)曲线显示10h内其电流密度仅下降4%,表明电极稳定性良好.通过XPS和拉曼光谱发现, Ag2–xO/FTO-1经过循环伏安(CV)测试后存在O-O键,说明Ag2–xO电催化OER过程中形成了过氧物种.XPS进一步显示催化反应前后Ag+和Ag2+峰面积比由1.46降至0.65,说明反应后Ag2+含量显著增加.通过对Ag2–xO/FTO-1电极电催化OER机理的研究,我们推测其具有优异活性的原因是Ag2–xO表面更高暴露{111}晶面有利于Ag+/Ag2+吸附OH–和H2O,相邻的吸附氧原子在脱去H+的同时,氧原子上活性电子易于转移给Ag2+形成O-O键和Ag+.电极上Ag+进一步被氧化生成Ag2+, Ag2+将过氧物种氧化,放出O2,完成催化剂的循环再利用.

摘要：天然单晶金刚石以超精密切削有色金属为最佳,也是不能代替的刀具材料。由于金刚石晶体具有强烈的各向异性,合理选择晶面成为金刚石刀具设计中的最重要问题。现在很多工厂只是根据金刚石容易加工研磨,选择(110)晶面作为刀具的前刀面和后刀面,而不考虑刀具的工作性能,这是很不妥的。

摘要：中国科学院兰州化学物理研究所能源与环境纳米催化材料课题组在半导体光催化纳米材料的结构设计及晶面调控方面取得系列进展。半导体光催化材料的设计合成及晶面调控成为目前光催化研究领域的热点，然而目前所报道的此类异质材料由于自身形貌及结构缺陷普遍具有较低的光生电荷分离效率及可见光催化活性。

摘要：近年来半导体光催化作为一种绿色技术在解决环境问题和提供可再生能源方面获得了广泛关注,然而较低的催化效率限制着它的实际应用。合理设计金属氧化物半导体的表/界面结构,是提升光催化剂性能的有效手段。对近年来半导体光催化剂的表/界面结构调控以及构-效关系的研究进行了梳理,介绍了在单一组分体系中利用晶面效应优化光催化性能的可行措施。在此基础上,总结了晶面/界面结构调控在复合光催化剂体系中的应用。最后,总结了该领域面临的挑战与未来的前景。

摘要：使用密度泛函理论对甲醛分子在Pd(111)晶面与Pd(100)晶面的氧化反应机理进行研究,结果表明,Pd(100)晶面相比于Pd(111)晶面更有利于甲醛分子的氧化,为进一步合理设计甲醛氧化贵金属催化剂提供了理论依据。

摘要：采用KOH溶液各向异性腐蚀单晶硅的方法制备高纵横比的纳米硅尖,研究了腐蚀溶液的浓度、添加剂异丙醇(IPA)对硅尖形状的影响。设计了硅尖制作的工艺流程,制备了形状不同、纵横比值为0.52～2.1的硅尖,并结合晶面相交模型,提出了硅尖晶面的判别方法,讨论了实验中出现的{411}和{331}晶面族两种硅尖晶面类型,实验结果和理论分析相一致。通过分析腐蚀溶液的质量分数和添加剂对{411}、{331}晶面族腐蚀速度的影响,得到了制备高纵横比纳米硅尖的工艺参数。实验结果表明:当正方形掩模边缘沿晶向时,在78℃、质量分数40的KOH溶液中腐蚀硅尖,再经980℃干氧氧化3h进行锐化削尖,可制备出纵横比大于2、曲率半径达纳米量级的硅尖阵列。