非金属元素掺杂锐钛矿TiO_2(101)表面对提升NH_3光学气敏传感特性的影响

本文采用第一性原理平面波超软赝势的方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面单掺杂非金属C元素、N元素、F元素以及双掺杂C-N元素、C-F元素、N-F元素后表面的氧化还原能力,分析对NH_3分子吸附的微观机理,研究杂质掺入对光学传感特性的影响.结果表明:非金属元素是比较容易掺入到锐钛矿TiO_2(101)表面,掺杂表面对NH_3分子吸附较未掺杂的表面要好,表面吸附NH_3分子后,吸附距离都出现缩短,C-N元素掺杂后吸附距离最小且吸附能最大;通过Mulliken电荷布居分布分析,C掺杂提升了表面的氧化性,N元素对表面的氧化性提升不明显,而F掺杂降低了表面的氧化性;通过态密度分析可知,C掺杂在禁带中产生了受主能级,而N掺杂提高了价带顶的电子态密度,F掺杂在导带底产生了施主能级;通过光学性质的分析可知:C掺杂提升了材料对低能可见光的响应,使材料对570 nm～760 nm范围内的可见光吸收提高了大约3.5倍;而C-N双掺杂体系,使材料对400 nm～570 nm范围内的可见光吸收提高了大约3倍.总的来说,单掺杂C元素以及双掺杂C-N元素都能明显的提高材料的光学气敏传感特性.

MgO、SnO_2、TiO_2表面氧空位性质对气体光学传感特性的影响

光学气敏传感器是当今研究领域的一个热门方向.文章采用密度泛函理论(DFT)体系下广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析和计算了光学气敏材料岩盐型MgO、金红石型SnO_2和锐钛矿型TiO_2表面氧空位的特性.以CO作为吸附分子进行微观机理研究,研究不同氧化物表面吸附气体分子的机理.对氧化物表面的几何结构、吸附能、态密度、差分电荷密度、电荷布居、电荷转移、光学性质等进行分析.研究发现:含有氧空位缺陷的MgO(001)、SnO_2(110)和TiO_2(101)能稳定的吸附CO分子,吸附后造成了材料光学性质的变化,可作为光学气敏传感材料.分析发现:氧空位氧化能力的大小是光学性质改变的核心原因.表面吸附CO分子后,发现SnO_2(110)表面对分子的吸附能最大,分子与表面的吸附距离最短.通过差分电荷密度和电荷布居数发现,表面与CO分子间存在电荷转移,其转移电子数目大小为:SnO_2(110)>TiO_2(101)>MgO(001),由此得出不同氧化物表面氧化性的大小为:SnO_2(110)>TiO_2(101)>MgO(001);通过对比吸收谱和反射谱发现:吸附气体分子后SnO_2(110)表面的光学性质变化最为明显,是一种较好的光学气敏传感材料.

“双减”促转变,让乡村德育焕发新彩

“双减”政策背景下,河北省张家口市蔚县城第三中学从“以学生健康成长为本,为学生终身发展奠基”的办学理念出发,立足乡村教育实际,确定了“以生为本,多元发展”的德育工作理念,以九项举措为抓手实施精细化管理,有效增强了德育工作的主动性、实效性、针对性和可操作性。打造“关公文化”,体现特色元素。

行走在课堂教学改革的路上

河北省张家口市蔚县是全国历史文化名城,历来就有尊师重教、求知立学的光荣传统。在教育改革的大潮中,根植蔚萝大地、服务老区人民的蔚县南留庄中学,坚持立德树人的办学理念,把教育信息化作为学校发展的重要助推器,砥砺奋进,振兴崛起。学校转变教育观念,促进信息技术与教育教学的深度融合,坚持机制创新,深化教学改革,构建智慧课堂,引领教师专业成长,发展学生核心素养,探寻自主发展之路。

教育信息化助力乡镇中学“弯道超车”

"互联网+"正在改变着人们的工作生活,教育也必将走向大数据支撑下的诊断、激励、补偿,为教师有效指导学生的学提供依据,为学生的个性学习、自主学习、体验探究提供环境条件。南留庄中学始终坚持教育信息化为教育改革发展服务,以改革创新精神破解发展难题,大力实施素质教育,创办人民满意教育。

中考物理试题对中华优秀传统文化的体现——以2019、2020年中考物理试题为例

在中考物理试题中融入中华优秀传统文化,是加强中考命题改革研究、落实立德树人根本任务的重要举措。本文通过具体案例,分析了2019、2020年中考物理试卷中渗透中华优秀传统文化的命题特点,以期给初中物理教学提供借鉴。

过渡金属Cu、Cr掺杂TiO2表面氧化性气体NO2光学气敏传感特性

采用密度泛函理论(DFT)体系广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析锐钛矿型TiO2(101)表面吸附NO:分子光学气敏传感的微观机理.结果表明:Cu和Cr原子易于掺入TiO2(101)表面,掺杂表面能稳定地吸附NO2分子且吸附后光学性质发生显著变化.表面吸附NO2分子后,Cu掺杂TiO2(101)表面对分子的吸附能最大,吸附后结构更稳定,分子与表面的距离最短.通过分析差分电荷密度和电荷布居数发现,NO2分子与基底表面间发生电荷转移,转移电子数目:Cu掺杂表面>Cr掺杂表面>无掺杂表面.对比吸收光谱和反射光谱发现,在Cu掺杂表面吸附分子后,光学性质变化最明显,说明表面与吸附分子间氧化还原能力是决定光学气敏传感性能的核心因素.在过渡金属中,Cu与Cr都有4s价电子结构,其4s电子降低了材料表面氧空位的氧化性,增加了其还原性.对于氧化性气体,可以提升表面与分子的氧化还原作用,而Cu的4s电子更加活泼,从而光学气敏传感特性更加明显.因此,Cu掺杂的TiO,对氧化性气体是一种较好的光学气敏传感材料.