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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： 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.

关键词： 材料化学   方法   专业认证  

摘要： 针对我校材料化学专业(工科)目前办学现状,本文分析材料化学专业在工程教育办学思想、办学特色和办学条件等问题,提出解决问题的思路和方案.

关键词： 耐火材料   化学分析标准化   不足   展望  

摘要： 随着我国经济的高速发展,各类化工行业也迅速发展起来,随之而来的就是对于耐火材料的急切需求,但目前我国的耐火材料尚存些许不足,是以,本文对耐火材料进行了介绍,而后分析了我国耐火材料化学分析标准化的不足,最后对我国耐火材料化学分析标准化进行了展望.

关键词： 聚碳酸酯   醇解   离子液体   双酚A  

摘要： 从化石能源衍生得到聚碳酸酯（PC）、聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚酯材料因其优异的性能而被广泛应用于汽车、包装、电子电器等各个领域。然而,这也造成了极大的环境污染和资源浪费问题。从“绿色化学”与“可持续发展”的角度来讲,废塑料的再循环利用至关重要。传统的废旧聚酯材料处理方法包括填埋、焚烧、物理循环利用等,除了存在环境污染和资源浪费问题外,经回收得到的聚酯材料机械和物理性能都大幅下降。因此,采用化学解聚方法对废旧聚酯材料进行循环利用引起人们极大关注,该方法可以将废聚酯转化为其相应的原始单体进行再利用,同时还可以得到其他高附加值化学品。离子液体指完全由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的盐离子液体,是一种性质优异的溶剂及催化剂,近年来在高聚物的降解方面得到了广泛应用,在本课题中选择合成简单,效果优异的离子液体作为催化剂以实现温和条件下PC的化学解聚。首先合成了系列不同酸强度的Lewis酸型离子液体[Bmim]Cl·FeCl3,并将其用于催化PC醇解反应研究,分别考察了反应温度、催化剂用量、醇用量和反应时间等因素对PC醇解反应的影响,得出较佳工艺条件为:反应温度120 ~oC、反应时间3.0 h、催化剂摩尔浓度为5.0 mol%,n（CH3OH）/n（PC）摩尔比为6:1。在该条件下,PC可以完全降解,产物双酚A（BPA）收率可达97.0%以上。考察了不同醇结构对PC醇解反应的影响,发现甲醇作为醇解试剂活性最高。研究了[Bmim]Cl·FeCl3在醇解反应中的回用性能,该催化剂循环回用6次后仍表现出良好的醇解效果。同时对离子液体催化PC甲醇醇解反应的机理和动力学进行探讨,表明该反应符合一级动力学模型,反应活化能为98.9 kJ?mol-1。采用简易一步中和法制备出系列DBU基离子液体,研究了其在PC醇解反应中的催化性能。分别考察了不同催化剂结构、催化反应条件对PC醇解反应的影响,研究发现,当使用[HDBU][LAc]、[HDBU][OAc]、[HDBU][PAc]作为催化剂时,活性差异较小,这主要归因于所合成DBU基离子液体相近的酸碱性。以[HDBU][LAc]为催化剂,在反应温度120 ~oC,n（CH3OH）/n（PC）摩尔比为5:1,催化剂摩尔浓度为0.8 mol%条件下反应1.0 h,PC降解率可达100%,产物BPA收率≥95.0%。通过考察不同醇结构对催化活性的影响,发现随着醇结构空间位阻的增大,反应活性降低。对离子液体[HDBU][LAc]的回用性能进行了考察,催化剂循环回用6次后,PC降解率和BPA收率均无明显降低,表现出良好的结构稳定性。基于实验结果,推测出了[HDBU][LAc]催化PC甲醇醇解反应的机理。在以上研究基础上,为进一步降低PC醇解反应能耗,同时能够表现出对其它废聚酯材料醇解的催化普适性,采用一步法合成出系列以不同取代基咪唑为阴离子的质子型离子液体。对比研究了不同取代基咪唑阴离子对催化PC醇解反应的影响,发现离子液体[HDBU][Im]为较佳催化剂。通过对反应时间、反应温度、催化剂用量和甲醇用量的考察,得到较佳的反应条件:反应温度70 ~oC、反应时间2.0 h、n（CH3OH）/n（PC）摩尔比5:1,催化剂摩尔浓度为1.60 mol%。在该条件下,PC可完全降解,产物BPA收率达96%以上。以[HDBU][Im]为催化剂,分别考察了不同醇结构对PC醇解反应的影响,同时研究了其对不同废聚酯材料醇解反应的催化活性,该类催化剂均能表现出良好的催化性能。对[HDBU][Im]在反应中的回用性能进行考察,结果表明离子液体可循环回用6次以上,稳定性良好。最后,对[HDBU][Im]催化PC醇解反应机理进行了深入探索。

关键词： 材料化学   建筑材料   《建筑材料化学》   建筑防水材料   建筑与土木工程   建筑节能材料   建筑装饰   美术设计  

摘要： 材料化学,是一门集化学、化学工程与材料科学等多专业知识的新兴综合学科,是近现代众多科技专业领域发展的基础,在新材料的合成、化学表征方法的革新、高分子材料的制备等方面都有其特殊的作用,材料化学也常被应用于日常生活的多个领域。由卢经扬、解恒参共同编写的《建筑材料化学》,是一本全面介绍了材料化学在建筑领域相关应用知识的专业学习用书,作者根据建筑与土木工程类专业技术与管理人员多年从事一线工作所积累的建筑材料应用知识编写而成,从化学组成、结构及相关性质等方面,对气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、建筑防水材料、装饰材料等

关键词： 建筑材料   化学分析   检验工作   质量控制   对策  

摘要： 在建筑工程施工的时候最重要的一部分就是建筑的材料,建筑材料的质量会影响整个建筑工程.建筑材料的化学分析就是利用化学的方法对建筑的材料进行检测,通过检测的结果判断建筑材料的成分、判断材料的好坏.本文通过分析建筑材料里面的化学成分,争取为以后的建筑材料化学检验工作带来一些帮助.

关键词： 酞菁   卟啉   环糊精   自组装   化学传感  

摘要： 卟啉、酞菁这一类化合物因其具有独特物理和化学性质而广泛受到研究人员的关注。除此之外,卟啉、酞菁分子外围具有多个可功能化修饰位点,可以采用引入不同类型的取代基,轴向配位,引入中心金属等方式,使分子具有独特功能。本论文设计合成了多种单层和三明治型酞菁、卟啉化合物,结合分子结构和分子组装体表面形貌的表征,得到了多个性能优异的半导体器件和高灵敏度的化学传感器。探索了分子结构、组装形式和传感性质之间的关系,并主要研究内容如下:1.基于两亲性三层酞菁铕配合物自组装薄膜对NO2和NH3高性能双极性响应本章中,成功设计和合成了一种具有两亲性的三层酞菁铕配合物（Pc）Eu{Pc[（OC2H4）3OCH3]8}Eu{Pc[（OC2H4）3OCH3]8}。通过在酞菁环周围引入开链冠醚基团,不仅提高酞菁的溶解度和成膜性,还改变了化合物的HOMO和LUMO能级,成功制备了一种两亲性的双极半导体材料。采用一种操作简单,成本低廉,可溶剂处理的quasi-Langmuir-Sh?fer（QLS）制膜方法,将化合物制备成有序薄膜。通过优化,分子以J聚集形式组装,这种组装方式使薄膜具有比表面积大,导电性能好的优势。这种薄膜在室温条件下,30s的响应/恢复周期内,表现出对50-500 ppb的NO2和5-25 ppm的NH3的高灵敏,高稳定性,高恢复性的响应。此外传感器的响应性分别与NO2和NH3浓度具有线性相关性,灵敏度分别达到0.06%ppb-1和0.17%ppm-1。结果表明酞菁稀土三层配合物在化学传感器领域有巨大的发展潜力,为通过结合分子设计与低成本的溶剂处理方法以获得具有高性能、室温条件下的气体传感器提供了一种新的思路。2.基于一系列氟代金属酞菁的高灵敏NO2传感器本章中,成功合成三种不同的具有八个吸电子性的三氟乙氧基取代的酞菁化合物H2[Pc（OCH2CF3）8]（1）,Co[Pc（OCH2CF3）8]（2）和Eu[Pc（OCH2CF3）4]2（3）,并采用相转移法分别制备了三种化合物的自组装聚集体。UV-vis光谱测试表明,三种聚集体的电子峰相对于它们的非聚集态均发生蓝移,说明聚集体中样品分子均采取H（face-to-face）堆积模式,蓝移程度大小依次为（3）<（2）<（1）,说明聚集体中分子间相互作用程度依次为（3）<（2）<（1）。分子结构及分子间相互作用力的不同造成化合物（1）和（3）的聚集体为三维的微米棒及微球而化合物（2）的为一维纳米带。三种聚集体电导率依次为Co[Pc（OCH2CF3）8](9.75×10-7 S cm-1),Eu[Pc（OCH2CF3）4]2(3.333×10-6 S cm-1),H2[Pc（OCH2CF3）8](4.266×10-6 S cm-1)。气敏测试表明:三种聚集体在室温条件下,30 s的响应时间内,对NO2均表现出高灵敏、高选择性、高稳定性的响应。而尺寸更小的一维Co[Pc（OCH2CF3）8]纳米带由于具有更大的比表面积和相对低的背景电流表现出了最佳的传感性质,灵敏度为0.035%ppb-1,最低的检测限为100 ppb。3.基于新型多功能卟啉化合物的高性能化学传感器本章中,成功设计合成了结构新颖的2,4,6-三甲氧基环糊精卟啉锌化合物(Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP)。采用quasi-Langmuir-Sh?fer（QLS）制膜方法将Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP制成薄膜。Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP分子在QLS薄膜中采取J聚集形式,形成平均直径约为0.67μm的微结构。自组装薄膜材料在室温下对ppm级NO2气体表现出高灵敏的,高稳定的,专一性响应。灵敏度为1.508%ppm-1,最低的检测限为3 ppm。同时,也实现了对双酚A（BPA）选择性检测。进一步将Zn T[(OC8H17)3（M-CD）]PP与氧化石墨烯（GO）相复合,采用操作简单的滴涂法制备电极,实现对双酚A的高灵敏检测,检测限达到0.33μM。本文提供了一种通过将环糊精良好的超分子选择识别特性和卟啉优良的催化性质相结合的思路,以此开发具有多功能的化学传感材料的策略。

关键词： 材料化学   问题   解决方案  

摘要： 我校积极探索形成工程教育专业认证背景下农业院校依托并支撑大农学发展材料化学专业(工科)建设新模式,本文分析了材料化学在专业认证体系、学科、没有完善的材料工程办学条件和实验室管理体系欠佳的存在的问题,并提出其解决方案.