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Mo_(2)C二维材料晶格热导率的第一性原理研究 被引量:2
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作者 丁迎春 袁欢 徐明 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第1期151-156,共6页
MO_(2)C是构建Mxene基器件的重要材料之一,对MO_(2)C二维材料声子输运的理解非常必要.文章结合第一性原理方法和声子玻尔兹曼输运方程,研究了二维MO_(2)C材料的晶格热导率.研究表明,室温下二维MO_(2)C导热系数非常低,其锯齿方向和扶手... MO_(2)C是构建Mxene基器件的重要材料之一,对MO_(2)C二维材料声子输运的理解非常必要.文章结合第一性原理方法和声子玻尔兹曼输运方程,研究了二维MO_(2)C材料的晶格热导率.研究表明,室温下二维MO_(2)C导热系数非常低,其锯齿方向和扶手椅方向的晶格热导率分别为7.20和5.04 W/mK.计算了声学振动和光学振动模式对晶格热导率的贡献,揭示总热导率主要由面内声学横波的振动模式所贡献.还进一步计算了声子群速度、声子弛豫时间、三声子散射空间和模式格林艾森参数,发现二维MO_(2)C中的声子群速度和声子弛豫时间对晶格传输有重要的影响. 展开更多
关键词 2D材料 声子谱 热导率 玻尔兹曼输运方程
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ZnO/TiO_(2)纳米复合光催化剂的简易制备及其光催化性能研究 被引量:11
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作者 潘泽美 张秋平 +4 位作者 宋曼 袁欢 刘禹彤 苏元捷 徐明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期399-416,共18页
基于修饰的高分子网络凝胶法,通过简单的工艺流程制备出高效的ZnO/TiO_(2)纳米复合光催化剂,并调节复合物中成分的比例优化了光催化剂的性能。研究结果发现,微量的TiO_(2)添加和高浓度TiO_(2)复合均改善了颗粒状ZnO纳米光催化剂的催化活... 基于修饰的高分子网络凝胶法,通过简单的工艺流程制备出高效的ZnO/TiO_(2)纳米复合光催化剂,并调节复合物中成分的比例优化了光催化剂的性能。研究结果发现,微量的TiO_(2)添加和高浓度TiO_(2)复合均改善了颗粒状ZnO纳米光催化剂的催化活性,它们在模拟太阳光照下对甲基橙的降解效率更高,增强的性能分别归因于表面氧空位缺陷增多和多元异质结结构增强的界面电荷转移引起的高光生电子-空穴分离率。此外,ZnO和TiO_(2)对亚甲基蓝和甲基橙的光催化降解存在一定的选择性,这与催化剂表面带电性和污染物分子的离子性有关。抑制剂实验表明催化剂表面形成的活性物种羟基自由基、超氧自由基和光生空穴均参与亚甲基蓝和甲基橙的降解反应,在甲基橙的降解反应中超氧自由基起主导作用。循环实验证实所制备的光催化剂具有较高的稳定性。为探索可能的实际应用,进一步研究了催化剂用量和污染物溶液的pH值对催化剂的光催化性能的影响。结果表明,催化剂用量的增加为污染物分子和入射光提供了更多的活性位点,提高了污染物降解效率;因碱性溶液含高浓度强氧化性的羟基自由基,催化剂在碱性环境中光降解污染物的效率明显提高。 展开更多
关键词 光催化 多元异质结 氧空位 ZNO TiO_(2)
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核-壳结构ZnO/g-C_(3)N_(4)纳米复合光催化剂的简易合成及光催化活性研究 被引量:8
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作者 李含 罗凯怡 +9 位作者 胡文宇 李靖 王子强 马超 潘泽美 张秋平 袁欢 余飞 宋曼 徐明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期380-394,共15页
以双氰胺为原料,采用简易的高分子网络凝胶法制备了具有超薄非晶g-C_(3)N_(4)层的核-壳结构ZnO/g-C_(3)N_(4)纳米复合光催化剂。当原料中氧化锌和双氰胺的摩尔比为1∶1时,复合光催化剂的壳层厚度约为3 nm,异质结界面清晰,在模拟光和可... 以双氰胺为原料,采用简易的高分子网络凝胶法制备了具有超薄非晶g-C_(3)N_(4)层的核-壳结构ZnO/g-C_(3)N_(4)纳米复合光催化剂。当原料中氧化锌和双氰胺的摩尔比为1∶1时,复合光催化剂的壳层厚度约为3 nm,异质结界面清晰,在模拟光和可见光的照射下具有最佳的降解有机染料污染物活性。紫外-可见光漫反射(UV-vis)光谱结果显示,复合光催化剂在可见光范围内吸收增强,吸收带发生红移。光致发光(PL)光谱、稳态表面光电压(SPV)和稳态表面光电流(SPC)图谱揭示g-C_(3)N_(4)的负载显著增进了光生载流子的分离。在模拟太阳光和可见光下对亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B溶液进行光催化降解。结果显示,ZnO/g-C_(3)N_(4)纳米复合光催化剂的光催化活性明显提高,催化剂具备良好的稳定性和可重复利用性。此外,自由基捕获实验表明超氧自由基是复合材料降解染料污染物的主要活性物种,同时空穴在降解过程中起着重要作用。在光催化过程中,核-壳结构可有效促进ZnO与g-C_(3)N_(4)之间的电荷转移。本文研究为合成基于碳氮化合物/金属氧化物异质结构的高效纳米光催化剂提供了一条简单有效的途径。 展开更多
关键词 核-壳结构 异质结 ZNO g-C_(3)N_(4) 光催化
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高稳定性Mn:ZnO/Mn2O_(3)纳米复合光催化剂的制备及光催化特性 被引量:3
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作者 柏明辉 刘苋 +7 位作者 张秋平 宋曼 黎健鸿 孙翼飞 余飞 袁欢 苏元捷 徐明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期313-326,共14页
采用修饰的高分子网络凝胶法成功制备了Mn2O_(3)复合Mn掺杂ZnO纳米复合光催化剂(Mn:ZnO/Mn2O_(3)),并基于模拟太阳光照射下罗丹明B(RhB)及亚甲基蓝(MB)染料的光降解研究了催化剂光催化降解有机染料的特性。X射线衍射,扫描电子显微镜及BE... 采用修饰的高分子网络凝胶法成功制备了Mn2O_(3)复合Mn掺杂ZnO纳米复合光催化剂(Mn:ZnO/Mn2O_(3)),并基于模拟太阳光照射下罗丹明B(RhB)及亚甲基蓝(MB)染料的光降解研究了催化剂光催化降解有机染料的特性。X射线衍射,扫描电子显微镜及BET比表面积测试结果显示,微量(0.1 mol%)Mn掺杂再复合微量(0.2 mol%)Mn2O_(3)后,Mn:ZnO/Mn2O_(3)的颗粒尺寸减小且分散性提高,有效比表面积增大。紫外-可见光吸收光谱表明,相对于纯ZnO,Mn:ZnO/Mn2O_(3)在可见光区域的光吸收能力明显提高。光致发光光谱表明微量Mn掺杂和微量Mn2O_(3)复合促进了光生电子-空穴对的分离。结合X射线光电子能谱,发现可见光吸收能力和光生电子-空穴对分离率的提高源于催化剂表面氧空位的增加以及Mn:ZnO和Mn2O_(3)之间形成的Ⅱ型异质结结构。因此,Mn:ZnO/Mn2O_(3)对RhB的降解展现出稳定且优越的光催化活性。然而,由于Mn2O_(3)的带隙(Eg≈1.4 eV)过窄,其价带位置高于羟基自由基(·OH)的氧化还原电位,因此光生空穴的氧化电势过低,无法生成氧化能力更强的·OH,这导致Mn2O_(3)复合ZnO光催化剂(ZnO/Mn2O_(3))对RhB和MB的光降解效率降低。此外,Mn:ZnO/Mn2O_(3)对RhB和MB展现出选择性光降解行为,即对容易降解的MB的光降解效率明显降低。这种选择性光催化特性归因于光催化反应过程中活性物种之间的差异性以及催化剂零电荷点和初始染料溶液的pH值之间的关系。 展开更多
关键词 纳米光催化剂 离子掺杂 半导体复合 Ⅱ型异质结 高分子网络凝胶法
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