单层Ag-SnO_(2)空心纳米球的制备及气敏特性研究

采用水热法结合高温煅烧,以碳球为模板制备了纯SnO_(2)和不同含量的Ag-SnO_(2)单层空心纳米球。通过对壳层材料进行贵金属Ag掺杂,利用Ag的化学催化活性以及Ag与SnO_(2)之间的功函数差值提高了材料的气敏性能。对样品的形貌进行了表征,结果表明:制备的材料为单层纳米颗粒结合形成的具有大量介孔的球壳结构。通过对制备的几种材料进行气敏性能测试,结果表明:Ag掺杂不仅有效降低了材料的最佳工作温度,而且大幅度提高了材料的响应值,在100μL/mL乙醇浓度下,Ag-SnO_(2)的响应值是纯SnO_(2)响应值的10倍多。另外,探讨了Ag-SnO_(2)空心纳米球的气敏机理。

ZnO纳米纤维的制备及其气敏特性研究

应用静电纺丝法制备了Zn（Ac）/PVP复合纳米纤维,经650℃煅烧后得到直径为95 nm的ZnO纳米纤维.分别采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对ZnO纳米纤维的表面形貌和晶体结构进行了表征.结果表明：ZnO纳米纤维由粒径约30～50nm的微粒组成,为粗糙多孔的网状结构.同时,研究了ZnO纳米纤维传感器的气敏特性.测试结果表明：该传感器在300℃时对低浓度（10 ppm）的乙醇具有高灵敏性和很好的选择性.另外,讨论了ZnO纳米纤维的气敏机制.

SiN_x薄膜的光致发光研究

用射频磁控溅射技术制备了氮化硅薄膜,室温下测试了薄膜的光致发光谱(PL)和光致发光激发谱(PLE),对薄膜材料的发光特性进行了分析.结果表明,在可见光范围内薄膜有很好的光致发光性质.在波长为381nm的光激发下,SiNx薄膜的主要发光峰位于520 nm(2.38 eV),553 nm(2.24 eV),573 nm(2.16 eV),587 nm(2.11 eV)和627 nm(1.98 eV),主要来自电子在导带与缺陷能级才以及缺陷能级与价带之间的辐射复合.

PVPZn(Ac)_2复合纳米纤维的制备及其参数优化

采用静电纺丝法制备了PVP/Zn(Ac)2复合纳米纤维,利用扫描电子显微镜对其表面形貌进行了表征.研究了PVP含量、纺丝电压、乙酸锌含量等因素对纺丝过程和纤维形貌的影响,同时分析了不同参数引起纤维形貌变化的原因.结果表明,当2mL乙醇中PVP的含量为0.248g,2.5mL DMF中乙酸锌的含量为0.501g,纺丝电压为17kV时,可以得到平均直径为180nm、表面光滑而且连续性很好的PVP/Zn(Ac)2复合纳米纤维,实现了ZnO前驱体纳米纤维的可控制备.

不同颗粒组成的磁化尘埃等离子体中尘埃声波的色散关系

研究了磁化尘埃等离子体中的尘埃声波,分别得到了由单一尘埃成分与多种尘埃成分组成的磁化尘埃等离子体中尘埃声波的色散关系,并对不同情形下的色散关系进行了分析.结果表明,单一成分尘埃声波的频率随ωcd和kz的增大而增大,多种成分尘埃声波的频率随ωcd的增大而增大,但与kz关系不大,而且尘埃尺寸差距越小,波的频率越小.

Ce掺杂ZnO纳米纤维的气敏特性研究

利用静电纺丝技术制备了纯的和Ce掺杂的PVP/Zn（Ac）2复合纳米纤维,经650℃煅烧得到直径分别为70nm和50nm的纯ZnO和Ce掺杂ZnO纳米纤维.应用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对纤维的表面形貌和晶体结构分别进行了表征.结果表明：Ce掺杂ZnO纳米纤维由粒径约20～30nm的微粒组成,为粗糙多孔的网状结构.同时,通过测试气敏元件在空气中和待测气体中的电阻变化,研究了纯ZnO和Ce掺杂ZnO纳米纤维传感器的气敏特性.结果表明：Ce掺杂降低了ZnO纳米纤维传感器的最佳工作温度,使ZnO纳米纤维的乙醇气敏特性得到了明显提高.另外,探讨了ZnO纳米纤维的气敏机理.

包含多种尘埃成分的等离子体中的尘埃声波

运用约化摄动方法,研究了由多种不同尺寸分布的尘埃颗粒组成的尘埃等离子体中的尘埃声波,得到了描述非线性尘埃声波的Korteweg-de Vries(KdV)方程.结果表明:尘埃声波的波动特性与尘埃颗粒的大小分布、电荷量与半径的非线性关系以及环境常数有关,而且,在该系统中,只有稀疏型孤波存在.

磁化等离子体中的离子声波

研究了存在外磁场时等离子体中的低频离子声孤波,得到了描述等离子体中有限小振幅的离子声波的ZK方程,同时给出了离子声波电势的孤波解。研究结果发现,对于波只沿一维传播的情况,外磁场对波的特性没有影响。

几个典型非线性方程组的显式精确解

对试探函数方法进行了扩展,通过引入恰当的试探函数找到了耦合Burgers方程、耦合KdV方程和修正cKdV方程组的几类精确解.实例证明在对非线性方程组的求解中,试探函数方法仍是一种简便易行的方法.

氟化镁高压萤石结构稳定性及热物性的数值模拟

氟化镁(MgF2)是工业用途广泛的重要碱土金属氟化物,也是矿物质氟镁石的主要成分,相比于电子结构和光学特性的研究,人们从地球物理学的角度给予MgF2高压热物性的研究明显不够,而组成地球下地幔矿物的高压熔化、热膨胀等热物性预测对理解地球的结构、动力学、演化及起源至关重要.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过热力学、动力学、力学稳定性计算表明萤石结构为MgF2高压结构,根据等焓原理,分别结合广义梯度近似和局域密度近似确定出了零温下MgF2晶体从稳定金红石结构到高压萤石结构的相转变压力为19.26 GPa和18.15 GPa,且萤石结构至少稳定到135 GPa(相当于下地幔压力);利用基于有效势参数模型的经典分子动力学方法,通过模拟特定压力下MgF2体系的摩尔体积、总能随温度的变化确认了MgF2萤石结构在300—6000 K温度范围内的高温稳定性.在此基础上,考虑选用能够提高密堆固体平衡特性的交换相关泛函形式的广义梯度近似方法且结合准谐德拜模型,以及利用根据从头算Hartree-Fock方法获得的数据拟合得到的可靠经验势参数结合经典分子动力学方法,共同预测了萤石结构的MgF2在300—1500 K和0—135 GPa的温度和压力范围内的体积热膨胀系数、等温体模量、热弹性参数等重要热力学参量.研究表明:MgF2萤石结构基于体积热膨胀系数和等温体模量得到的热弹性参数并非物态方程研究中通常假定的常数,但在高温高压条件下,其值接近于常数.

非线性粘弹性杆波动方程的精确解

应用推广的Tanh函数方法对非线性粘弹性杆波动方程进行了求解.得到了孤波解、有理数解、三角函数周期波解等一些不同形式的精确解.这种方法的主要思想是充分利用Riccati方程,用它的解去构造原方程的解,并且能从参数的符号准确地判断出行波解的类型和个数.从求解过程可以看出,该方法是一种简便、有效的方法,并且可用于求解其它非线性方程或方程组.

非线性压电杆波动方程的几类新精确解

应用修正tanh-coth方法求解了非线性压电杆波动方程,得到了包括孤波解在内的双曲函数解和三角函数周期波解等一些不同形式的新精确解,并给出了一些具有物理意义的解的图像。从求解过程可以看出,在求解非线性数学物理偏微分方程的问题方面,修正tanh-coth方法是一种简便、有效的方法。

合理利用DIS实验提高物理课堂教学的时效性

教学论专家余文森教授提出,课堂教学的时效性是指通过课堂教学活动,使学生在学业上有收获、有提高、有进步。具体表现在:学生在认知上,从不懂到懂,从少知到多知,从不会到会;在情感上,从不喜欢到喜欢,从不热爱到热爱,从不感兴趣到感兴趣。如何在较短时间内使学生既学到应该掌握的知识,又能从更深层次上得到启迪呢?计算机技术与物理教学的融合是一个重要途径。在此将讨论如何合理利用DIS实验提高物理课堂教学的时效性,培养学生的科学素养。

Gross-Pitaevskii方程简化模型的几类精确解

Gross-Pitaevskii方程的精确解对理解玻色-爱因斯坦凝聚动力学演化具有重要作用.应用sine-cosine方法对Gross-Pitaevskii方程的简化模型进行了求解.获得了孤波解、三角函数周期波解等一些不同形式的精确解.

非线性圆杆波导波动方程的显式精确解

对计入横向惯性效应后的非线性弹性圆杆波导纵向波动方程进行了分析。通过引入试探函数,把难于求解的非线性偏微分方程化为易于求解的代数方程,然后用待定系数法确定相应的常数,从而简洁地求得了方程的精确解。

超硬材料BC2N的一种新亚稳结构及其高压物性预测

硼(B)、碳(C)、氮(N)轻元素因具有较小的原子半径和极强的相互键合能力,其形成的化合物极易形成强共价键和高原子密度的三维网状致密结构,从而成为寻找制备超硬材料的备选体系.本文基于最新研究的机械性能优异的体心四方碳结构模型,构造了一种具有四方对称结构、空间群为I4/mmm的BC2N潜在超硬化合物新结构.利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了该化合物四方相新结构的热力学、力学和动力学稳定性,表明该四方相BC2N至少在0–60 GPa的压力范围内是力学和动力学稳定的;热力学计算结果显示该结构结合能稍高于BC2N化合物中最稳定的纤锌矿结构,表明新构造的四方结构是BC2N化合物的一个亚稳结构,且其不可压缩性大于其他的硼-碳-氮类化合物如B2CN, BC4N等.在结构稳定性研究的基础上,本文计算了该四方相BC2N化合物在0–60 GPa压力范围内的电子结构,发现其在零压下具有2.16 eV的带宽,为半导体,且随着压力的增加,带隙逐渐加宽;高压弹性特性研究表明BC2N化合物四方结构的体弹性模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比、德拜温度、最小热导率和弹性波速均随压力增加呈现出不同的增加趋势且属脆性体质,其弹性各向异性在高压下变得更加明显;同时,大的体弹性模量、大的剪切模量及高维氏硬度表明所构造的空间群为I4/mmm的四方结构是BC2N化合物的一种潜在超硬新结构.