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关键词： 四氧化三铁   制备方法   微型实验   材料化学实验教学  

摘要： 磁性四氧化三铁材料在各个领域都有着十分广泛的应用,其制备方法与过程受到了广泛关注。在《材料化学实验》中也开设了磁性四氧化三铁材料制备与表征的教学课程。本文主要设计了一种简化装置与微型装置相结合的微型材料化学实验方案,其体现了绿色化学理念,在达到教学目标的前提下,大大地提高了课堂的教学效率。

关键词： 材料化学   教学改进   网络   多媒体技术  

摘要： 《材料化学》是一门由材料科学与化学两大类学科形成的新兴交叉学科。本文结合《材料化学》课程的教学实践和体会,通过分析课程教学中存在的问题,针对材料化学学科特征和研究内容、任务,从教材选择、教学方式、学生参与讲解等方面提出相应的改革措施。

关键词： VVER   RPV   辐照脆化   化学成分   脆化机理   辐照缺陷   辐照诱发沉淀  

摘要： VVER型反应堆压力容器材料采用Cr-Mo-V耐热低合金钢。反应堆的中子辐照会导致压力容器材料的辐照脆化,引起材料微观组织的变化,降低其机械性能,并影响压力容器运行寿命和反应堆的安全。反应堆压力容器材料的辐照脆化机理分为强化机理和非强化机理,在中子辐照下,材料内部形成辐照缺陷,铜、镍、锰、硅等元素在辐照下形成辐照诱发团簇,导致材料强化和硬化,磷元素及其他杂质元素在位错线、晶界或相界处形成偏析,导致晶界和相界强度降低。镍和锰之间、镍和铜之间、铜和磷之间存在辐照脆化协同效应。

关键词： 专业认证   材料化学专业   人才培养模式  

摘要： 文章以工程教育专业认证为导向,将工程概念应用于理论课程、综合实验、专业实习等材料化学专业教育教学过程中,逐步渗透并加强工程教育的概念和意识,并培养学生的团队协作能力和创新意识,提高学生的专业素质,并以不同课程为典型案例强调工程意识的重要性。

关键词： 化学发光反应   二硫化钼   催化活性   过氧化氢   汞离子  

摘要： 本论文主要研究了 MoS2对鲁米诺化学发光体系的催化活性，并将其应用于过氧化氢和汞离子的检测。\n 首先，论文研究了 MoS2对鲁米诺体系的催化活性。我们发现 MoS2对鲁米诺-过氧化氢、鲁米诺-高锰酸钾和鲁米诺-铁氰化钾化学发光体系均有催化作用。我们对三种化学发光体系的实验条件分别进行了优化。在优化的实验条件下，MoS2对此三种体系化学发光信号的增强倍数分别为200倍、2倍和12倍。因此，我们选择鲁米诺-过氧化氢体系为研究对象进行了后续研究。\n 之后，我们测定了MoS2催化鲁米诺-过氧化氢反应产生的化学发光光谱。结果显示，此体系的最大发射波长位于425 nm，表明该体系的发光体仍然是激发态的3-氨基邻苯二甲酸（3-aminophthalate,3-APA*）。3-APA*是鲁米诺被氧化产生化学发光的激发态中间体，此过程常有含氧自由基的参与。因此，我们采用自由基淬灭实验研究了参与鲁米诺-过氧化氢-MoS2化学发光反应的含氧自由基种类。抗坏血酸（Ascorbic acid, AA）是一种广谱的自由基淬灭剂，可清除多种含氧自由基。我们向反应体系中加入0.03 mg mL-1 AA时，99%的化学发光信号被淬灭。表明含氧自由基参与了此化学发光反应。甲醇和甘露醇为羟基自由基（?OH）清除剂，当我们分别在反应溶液中加入5％甲醇和10％甘露醇时，约80％的化学发光信号被抑制，表明?OH参与了此化学发光反应。氯化硝基四氮唑蓝（Phenyltetrazolium chloride hydrate, NBT）为超氧阴离子自由基（O2?-）清除剂。当溶液中分别加入5 mM和10 mM NBT时，约56％和81％的CL信号被抑制，表明O2?-也参与了此化学发光反应。O2?-可能来自于体系中的溶解氧，因为当向溶液中吹扫N230分钟去除溶解氧后，约55％的化学发光信号被淬灭。组氨酸是单线态氧（1O2）清除剂。当向反应溶液中加入5 mM组氨酸时，化学发光信号被淬灭了89%。\n 基于以上实验，我们推测单层MoS2催化鲁米诺-过氧化氢化学发光反应的可能机理为：单层MoS2可加速H2O2的O-O化学键断裂形成?OH。在碱性溶液中，鲁米诺和过氧化氢通常以鲁米诺阴离子（LH-）和过氧化氢阴离子（HO2-）的形式存在。形成的?OH将分别与这两种阴离子反应形成鲁米诺自由基和O2?-。鲁米诺自由基可进一步与反应溶液中所含的溶解氧反应形成O2?-。产生的O2?-能与?OH反应形成1O2。综上，鲁米诺氧化过程中有这三种含氧自由基（?OH、O2?-、1O2）的参与。鲁米诺被氧化形成3-APA*。3-APA*回到基态时释放能量，发射波长为425 nm的蓝光。\n 单层MoS2的化学发光催化活性具有过氧化氢依赖性。因此，基于单层MoS2催化的鲁米诺反应，我们建立了化学发光法测定过氧化氢浓度。之后，我们优化了过氧化氢浓度测定的实验条件。选定的实验条件：鲁米诺浓度为0.05 mM，MoS2浓度为0.05 mg mL-1，氢氧化钠浓度为0.01 M。在优化的实验条件下，化学发光强度随过氧化氢浓度增加而增强，测定过氧化氢的线性范围在0.005-1 mM，线性回归方程为I=24.762C+0.2753，R2为0.9985，检测限为0.619μM。为考察所建立方法的重现性，我们对0.005 mM、0.1 mM和1 mM过氧化氢分别重复测定了8次，相对标准偏差分别为1.74%，3.29%和9.77%，表明该方法具有良好的重现性。为考察所建立方法对过氧化氢测定的专属性，我们考察了多种金属离子如 Ba2+、Ni2+、Cd2+、Cu2+、Mn2+和Ca2+，阴离子如 CO32-、HCO3-、SO42-、HSO3-、HPO42-、H2PO4-、Cl-、NO3-和柠檬酸根对过氧化氢测定的影响。结果表明，该体系对Ba2+、Ni2+、Cd2+、Cu2+、Mn2+、Ni+等金属离子的耐受浓度为1μM；对CO32-、HCO3-、SO42-、HSO3-、HPO42-、 H2PO4-、Cl-、NO3-和柠檬酸根等阴离子的耐受浓度为1 mM。\n 汞离子（Hg2+）是一种有毒的重金属离子，大量的汞摄入会对神经系统、呼吸系统以及消化系统产生严重的危害。在工业、生活中产生的废弃Hg2+溶液如果达到一定的限度，将对环境和人体产生严重危害。目前，常用的Hg2+检测方法包括有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、冷蒸汽发生原子荧光光谱法等。这些方法都能实现Hg2+的准确测定，但由于样品处理过程复杂和仪器设备昂贵等缺点，限制了其在一些偏远地区的应用。因此，发展一些简单、方便的 Hg2+检测方法是有必要的。MoS2是由硫原子和钼原子组成的三明治晶型结构的单层二维纳米材料，其上下两层均为硫原子，钼

关键词： 材料化学工程   应用   发展  

摘要： 现代科学技术迅猛发展,工业等各个领域对于材料技术的使用需求也不断增加。材料化学是近来新兴的一门复合型的科学,包含了关于材料的设计与应用新型化学材料的开发。对我国目前的材料化学工程的应用状况进行简要分析,并分析其未来的发展趋势,希望能够为我国材料化学工程的发展提供理论支持。

关键词： Chemical vapor deposition   Germanium tin   Silicon germanium   silicon on sapphire epitaxy   Silicon photonics  

摘要： The development of new materials for efficient optoelectronic devices from Group IV elements is the heart of Group IV photonics. This has direct ties to modern technology as the foundation for the electronics industry is silicon. This has driven the development of silicon-based optoelectronics using these other Group IV materials as silicon is a poor optical material due to its indirect band gap when compared to the III-V semiconductors that are used by most of the optoelectronics industry. While efforts have been made to integrate III-V materials onto silicon substrates, the incompatibility with the complementary metal oxide semiconductor process has limited the viability of this due to the high cost associated with the integration. Germanium has shown potential to be a suitable candidate for possible use though the wavelength range that can be covered is limited as it produces direct bandgaps under tensile strain. Tin-based group IV alloys have been studied and have promising potential in achieving high efficiency optoelectronic devices integrated on silicon. Alloys of germanium-tin have produced many direct bandgap optical devices that have demonstrated the potential for this system. Silicon-germanium-tin alloys hold promise for further expansion of group IV photonics by allowing bandgap and lattice tunability for more complicated device structures and material integrations. The work presented in this thesis was focused on the critical technologies used to develop these materials using ultra-high vacuum chemical vapor deposition for the epitaxial deposition of films with high optical material qualities. Germanium films were grown at low temperature as well as germanium-tin alloys with highly diluted gas ratios directly on silicon substrates. The germanium films served as buffer layers onto which high quality germanium-tin was deposited using silicon substrates. The growth conditions for the geranium-tin alloys began with a high flow fraction of tin (IV) chloride.

关键词： 氮化镓晶片   化学机械抛光   催化剂   腐蚀能力   电化学特性  

摘要： 氮化镓(GaN)材料因其特殊的宽禁带(3.39eV)特性而具有强大的抗击穿能力、高电子迁移率、适应较高的温度环境等方面的优势。因此它在蓝光LED、节能照明灯、射频器件、功率放大器等领域得到广泛应用。通过化学机械抛光(CMP)对GaN晶片进行全局平坦化，可以得到光滑的晶体表面，用于制造高性能GaN器件。但由于GaN材料硬度较高，且化学活性较低，因此如何提高其抛光速率一直是一个研究热点。　　本文通过电化学实验研究了紫外光、催化剂以及溶液pH对GaN腐蚀能力的影响。实验结果表明，在只含有3vol.%H2O2溶液中加入紫外光及催化剂，腐蚀电位从-0.010V降低到-0.224V。在含有K2S2O8氧化剂的溶液中也表现出了相似的规律。这说明光催化氧化技术能够明显提升溶液对GaN的腐蚀能力。固定氧化剂的浓度，在溶液中分别加入TiO2、ZrO2、ZnO三种催化剂，结合紫外光进行电化学实验。实验结果表明：在电化学实验中ZnO的催化作用最强，其次为ZrO2。固定氧化剂H2O2的浓度为3vol.%，ZrO2催化剂的浓度为0.05wt%，使用KOH调节液体溶液的pH值分别为9、10、11、12。结果显示，随着pH值的增大，溶液对GaN晶片的腐蚀能力先是由弱变强，大于10以后又逐渐变弱。在含有K2S2O8氧化剂的溶液中也表现出了相似的规律。　　然后根据电化学研究结果，设计化学机械抛光实验。CMP研究结果表明，ZrO2催化剂能够有效提高抛光速率。含有3vol.%H2O2、0.05wt%ZrO2的二氧化硅抛光液(pH=9)GaN抛光速率达342.4nm/h。含有0.15MK2S2O8、0.05wt%ZrO2的抛光液(pH=10)GaN抛光速率可达487.9nm/h。使用原子力显微镜(AFM)对抛光后的GaN表面进行测量。当氧化剂为H2O2时，使用ZnO催化剂，GaN表面粗糙度Rq为1.66nm;使用ZrO2催化剂，Rq为4.24nm。当氧化剂为K2S2O8时，使用ZnO催化剂，GaN表面粗糙度Rq为2.41nm;使用ZrO2催化剂，Rq为4.85nm。相同条件下含有K2S2O8氧化剂的抛光液对GaN抛光速率更高，但是GaN晶片表面粗糙度有所增加。最后使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了抛光后的GaN表面特性。

关键词： 研究生教育   能源材料化学   教学改革   混合教学  

摘要： 本文探讨了"互联网+教育"背景下将基于微信的线上-线下混合教学模式应用于研究生学位课的教学中,实践表明,这种教学模式实现了以学生为中心,激发了学生的学习积极性和主动性,有利于提高学生的创造性思维能力。

关键词： 非金属材料   化学镀   技术工艺  

摘要： 高中课程学习当中,化学课程历来是高中学生面临的主要难点之一.同时,它也会因其中存在较强的趣味性被许多同学所关注,并成为不断探索科学知识和不断前进的动力.本文以非金属材料的化学镀的应用为例,进行分析和探讨,希望能对同学们进一步提升化学学习兴趣和学习成绩有所帮助.