簇-金属氧化物助剂电子相互作用调控的Ru原子簇催化剂用于温和条件下合成氨反应

氨是重要的化肥原料,也是颇具潜力的氢能源载体,对于可再生能源的储存、运输和终端利用至关重要.然而,传统Haber-Bosch工艺合成氨的反应条件苛刻,需要高温高压条件,并消耗大量化石能源及排放大量二氧化碳.可再生能源电解水制氢耦合温和合成氨新技术(eHB),不仅能实现可再生能源电力的“消纳和调峰”,而且可进行低成本、跨地域长距离存储运输,并可将“绿氨”与氢能产业相结合.然而,现有的高温高压合成氨催化剂与eHB工艺相不匹配,因此,迫切需要开发温和条件下高效合成氨催化剂技术,以实现可再生能源电力电解制氢体系和合成氨技术互补融合.目前,虽然助剂对于Ru基纳米簇(≥1 nm)合成氨催化剂的影响规律已得到了广泛研究,但它们对于Ru原子簇催化剂的作用机制尚不清楚,需要进一步揭示.本文考察了Ba及Ce助剂对Ru原子簇催化剂的影响规律,并分析了其作用机制.首先,通过简单的浸渍法将Ba和/或Ce物种掺杂到Ru原子簇催化剂(2 wt%Ru ACCs),制得Ba/Ce/2 wt%Ru ACCs催化剂;然后,通过一系列实验考察了这些催化剂的合成氨性能,并利用多种表征手段对其进行了深入分析.合成氨性能测试结果表明,添加Ba和Ce助剂后,2 wt%Ru ACCs催化剂的合成氨速率明显提高,在400℃和1 MPa下,Ba/Ce/2 wt%Ru ACCs催化剂的合成氨反应速率达到56.2 mmolNH_(3) gcat^(-1) h^(-1),是2 wt%Ru ACCs的7.5倍,且催化剂表现出较好的稳定性,在稳定运行140 h后活性未见明显降低.球差校正电子显微镜和X射线吸收精细结构谱结果表明,负载Ba和/或Ce后,Ru以Ru_(3)原子簇形式存在.X射线吸收近边结构谱和X射线光电子能谱结果表明,Ru与Ba及Ce物种之间存在较强的簇-金属氧化物助剂电子相互作用,可促进电子转移到Ru物种,形成富电子状态的Ru,进而促使电子转移到N_(2)的p*反键轨道,提高温和条件下合成氨反应速率.利用25%N_(2)+75%D_(2)气氛下的原位红外光谱研究催化剂的合成氨反应机理,结果表明,在Ba/Ce/2 wt%Ru ACCs催化剂表面同时检测到N_(2)D_(2)物种和N_(2)D_(x)物种的振动吸收峰,说明添加Ba和/或Ce物种没有改变Ru原子簇催化剂活化N_(2)的方式,N_(2)仍是通过加氢的路径合成氨.综上,本文考察了助剂对Ru原子簇的影响规律,揭示了其作用机制,为设计高效的温和条件合成氨催化剂提供参考.

用正电子湮没技术研究Cr和Nb对TiAl合金中缺陷和d-d电子相互作用的影响

测量Al,Si,Ti,Cr,Nb等纯元素以及Ti50Al50,Ti50Al48Cr2,Ti50Al48Nb2合金的符合正电子湮没辐射多普勒展宽谱和寿命谱,获得金属及合金中d电子和缺陷的信息。结果表明,二元TiAl合金的电子密度和3d电子的信号较低,晶界缺陷的开空间较大。在TiAl合金中加入Cr或Nb,合金中的d-d电子作用增强,基体和晶界处的电子密度均增加。Ti50Al48Cr2合金的多普勒展宽谱的d电子信号高于Ti50Al48Nb2合金。讨论了Cr和Nb对TiAl合金中缺陷和d-d电子相互作用的影响。

电子 -电子相互作用对电致发光高分子极化特性的影响(英文)

用同时计入电子 -电子相互作用 ,外电场及电子 -晶格相互作用的理论模型研究分析了电致发光高分子的极化特性 ,发现在位电子相互作用和相邻格点间电子的相互作用明显增加高分子中双激子态的反向极化 .

脲基嘧啶酮四氢键二茂铁二聚体:电子相互作用的调控(英文)

以脲基嘧啶酮四重氢键为桥联单元,组装了二茂铁同体二聚体(1?1)。电化学实验显示1?1中两个等同的二茂铁基团的氧化还原电位差值(ΔE)达260 mV,说明1?1中两个二茂铁基团间通过四氢键发生了显著的电子相互作用。在1?1/CHCl_3中逐步加入0.5、1和2等摩尔的CF_3COOH时,由于脲基嘧啶酮四氢键的逐步解离,二茂铁间的电子相互作用强度逐渐减弱,其ΔE从260 mV逐步减小至150、100和0 mV,此时再加入三乙胺又可以使电子相互作用逐步恢复至初始状态,说明通过加入质子酸、碱可有效调控四氢键体系中发色团间通过氢键的电子相互作用。

纤锌矿InxGa1-xN／GaN量子阱中的界面声子-电子相互作用

在介电连续模型下,运用传递矩阵的方法研究了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子的电声相互作用,得出了任意层纤锌矿量子阱中界面光学声子与电子相互作用的哈密顿。结果表明,在对称单量子阱GaN/InxGa1-xN/GaN中,界面声子-电子相互作用的耦合强度随组分x的变化差别很大;在对称单量子阱GaN/In0.8Ga0.2N/GaN中,不同的界面声子随着波数的变化对电声相互作用的贡献不同。

电子相互作用对准一维有机铁磁体的铁磁基态的影响

提出了一种基于极化子的准一维有机高聚物铁磁体模型．在这种模型中，依靠极化子而不是有机自由基来提供未配对电子．利用 Ｐｅｉｅｒｌｓ Ｈｕｂｂａｒｄ 哈密顿量，考虑强电声耦合，允许完全的格子松驰过程，建立了一套自洽迭代方程。

对近代物理内容的教学尝试──关于光子与电子相互作用的效应

对近代物理内容的教学尝试──关于光子与电子相互作用的效应黄运开武汉交通科技大学工科物理教学中如何加强近代物理内容，是当前物理教学改革迫切需要而又困难的课题，其难度在于怎样将那些显得抽象、深邃的近代物理内容“普通化”，使之适应低年级学生的知识基础和思维...

电子相互作用对纳米石墨带中二聚化的影响

对Peierls-extended Hubbard模型和Hartree-Fock模型进行近似分析,研究了纳米石墨带中电子相互作用对二聚化的影响.结果表明:在位电子相互作用几乎总是抑制二聚化,而适当大小的位间电子相互作用则有利于二聚化.由于电-声相互作用与电子相互作用之间的竞争,带宽越大的石墨带中越有可能出现更大的二聚化.

电子-电子相互作用对trion静态性质的影响

基于一维紧束缚SSH模型和扩展的Hubbard模型,采用非绝热分子动力学方法,在非限制性Hartree-Fock(HF)平均场近似下,研究了三粒子复合体trion的静态性质.trion比极化子、双极化子具有更大的束缚能、稳定性和有效质量;电子-声子耦合和电子间相互作用均增强trion的局域度,并导致其有效质量增大,稳定性增强.

准一维有机铁磁体中的位间电子-电子相互作用

利用扩展的Hubbard模型,对具有链间耦合的准一维有机铁磁链系统的稳定性进行了研究。结果表明,最近邻格点间电子Coulomb排斥相互作用的加强将削弱系统高自旋铁磁性基态的稳定性;电子-声子耦合相互作用与最近邻格点间电子Coulomb排斥相互作用对稳定系统的高自旋铁磁性基态起着不同的作用;系统内的第三近邻电子跳跃相互作用与最近邻格点间电子Coulomb排斥相互作用之间存在着竞争。此外,对系统中的电荷密度和自旋密度分布受最近邻格点间电子Coulomb相互作用影响情况亦进行了讨论。

准一维有机聚合物铁磁体中的电子-电子相互作用

考虑电子-电子相互作用,对具有链间耦合的准一维有机聚合物铁磁体的电子结构和自旋结构进行了研究.结果表明,对于维持系统的铁磁态的稳定性而言,系统内的在位电子-电子Hub-bard排斥相互作用与最近邻格点间的电子-电子Coulomb排斥相互作用所起的作用相反,彼此间存在着竞争;最近邻格点间的电子-电子Coulomb排斥相互作用的加强将导致主链反铁磁性自旋密度波(SDW)之振幅的减小,使得主链反铁磁性SDW的耦合传递作用减弱,进而影响到侧自由基自旋间的铁磁耦合强度,这将削弱系统铁磁态的稳定性.

电子相互作用对聚乙炔中极化子电子态的影响

本文根据SSH和Hubbard模型研究了电子相互作用对聚乙炔中极化子的电子态的影响。结果发现:1.电子相互作用使能隙中出现了一个新的电子束缚态,它是靠近价带的浅能级;2.电子相互作用使得价带下面的一个电子束缚态消失,同时在导带上面出现了两个电子束缚态。

电子相互作用和孤子元激发（I）：电子关联对孤子定域性的影响

研究了电子相互作用对孤子定域性的影响。由于导电聚合物具有宽能带，不宜用Ｈｕｂｂａｒｄ模型来描述电子相互作用，需要改用屏蔽库仑势。结果表明，在电子关联对孤子定域性的影响中，屏蔽起了关键作用：弱屏蔽时，电子相互作用会增强孤子的定域性；强屏蔽时，则会削弱其定域性。还从屏蔽与电子关联之间的关系，说明了产生上述结果的物理原因。

电子相互作用和孤子元激发(Ⅱ)电子关联对孤子激发能的影响

电子相互作用对孤子的激发能是增加还是减小，各种理论相互矛盾．分析了产生矛盾的原因，提出了计算孤子激发能的新方法，结果表明：电子相互作用使荷电孤子对的激发能增加。

电子相互作用和高聚物中的极化子

各种电致发光聚合物具有非简并基态．当电子和空穴注入后，形成的载流子是极化子．极化子的大小和能量决定于电子相互作用．目前大家采用Ｈｕｂｂａｒｄｍｏｄｅｌ来描述聚合物中的电子相互作用，所得到的结果与实验不符．Ｈｕｂｂａｒｄｍｏｄｅｌ和ｅｘｔｅｎｄｅｄＨｕｂｂａｒｄｍｏｄｅｌ对窄能带体系是好的近似，但聚合物是宽能带，反映价键关联的非对角相互作用（在ｅｘｔｅｎｄｅｄＨｕｂｂａｒｄｍｏｄｅｌ中被略去）有重要贡献，特别是在强屏蔽情况下，价键关联与Ｈｕｂｂａｒｄ关联相互竞争。

氮化物抛物量子阱中电子-声子相互作用对极化子能量的影响

采用改进的LLP变分方法,研究氮化物抛物量子阱(GaN/Al0.3Ga0.7N)材料中的电子-声子相互作用,给出极化子基态能量、第一激发态到基态的跃迁能、不同支长波光学声子模对极化子基态能量的贡献随阱宽L的变化关系.在数值计算中考虑了氮化物(纤维锌矿)GaN和AlxGa1-xN构成的抛物量子阱材料中长波光学声子模的各向异性.结果表明,基态能量和跃迁能量随阱宽L的增大而减小,阱宽较小时,减小的速度比较快,阱宽较大时,减小的速度比较慢,最后缓慢地接近GaN体材料中的三维值.在GaN/Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中定域准LO声子对极化子能量的贡献比较大,阱宽较大(L=27 nm)时约33 meV,这一值比GaAs/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱中的相应值(约3 meV)大的多,并且定域准LO声子的贡献远远大于定域准TO声子的贡献.

电子-声子相互作用对柱形量子线中光学克尔效应的影响(英文)

本文利用密度矩阵方法研究了柱形量子线中的光学克尔效应,重点讨论了电子-声子相互作用对其的影响,并以GaAs量子线为例进行了数值计算。结果显示,随着量子线半径R0的减小,光学克尔效应会逐渐增强;考虑了电子-声子相互作用时的光学克尔效应比未考虑电子-声子相互作用时的大20%多;量子线半径R0越小,峰越尖锐,峰值越强;当量子线半径R0大于40nm时,峰会逐渐消失.

矩形量子线中极化子的电子与LO声子相互作用能

研究了矩形量子线中极化子基态和第一激发态的性质 .采用在有效质量近似下的变分变换方法导出了在基态和第一激发态时电子—LO声子之间相互作用能 .以GaAs晶体为例进行了数值计算 ,结果表明

电子-声子相互作用对非对称Morse势阱中光整流效应的影响(英文)

从理论上研究了电子-声子相互作用对Morse势阱中光整流效应的影响。利用微扰论的方法求解在考虑电子-声子相互作用时Morse量子阱的波函数和能级,采用密度矩阵方法和迭代法得到光整流系数,以典型的GaAs/AlGaAs Morse势阱为例进行数值计算。数值结果表明在考虑电子-声子相互作用后,获得的光整流系数比仅考虑电子情况的大15%～30%左右。并且电子-声子相互作用使光整流系数峰值向高能方向偏移。因此要得到比较精确的结果,有必要考虑电子-声子相互作用的影响。