单层Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZnO复合光催化剂的制备及对盐酸四环素的降解应用

采用二甲基亚砜(DMSO)插层法制备单层Ti_(3)C_(2)T_(x),并用共沉淀法合成了高催化活性的Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZnO复合光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段进行表征。结果表明:ZnO与Ti_(3)C_(2)T_(x)复合后,其光催化性能得到了明显提升,当Ti_(3)C_(2)T_(x)与ZnO复合比例为16%时,其具有最佳的降解效果,在可见光照射2h下对盐酸四环素(TCH)降解率可达91.36%。光催化活性的提高主要由于Ti_(3)C_(2)T_(x)与ZnO表面形成的肖特基势垒有效地抑制了电子空穴的复合,提高了光催化效率。

单层Cs_(2)PbI_(2)Cl_(2)中点缺陷的形成与稳定性

Cs_(2)PbI_(2)Cl_(2)是卤化铅钙钛矿材料的新成员,由于其高的光吸收系数和长的载流子迁移距离等优异的光电物理性能,在太阳能电池、光电探测器、场效应晶体管以及发光二极管等领域受到广泛的关注.其中光电材料及器件的优良特性由电子结构决定,而钙钛矿的点缺陷对电子结构具有重要的调控,且单层Cs_(2)PbI_(2)Cl_(2)中点缺陷的研究尚且缺乏.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层Cs_(2)PbI_(2)Cl_(2)的铯空位、碘空位、氯空位、铯替代铅、碘替代铯、碘替代铅、碘替代氯、氯替代铯、氯替代铅和氯替代碘的缺陷形成能和稳定性进行了研究.结果表明:在富铅和缺铅条件下,碘替代氯和氯替代碘的缺陷形成能偏低,且氯替代碘能有效降低体系总能,提高体系稳定性.在缺铅条件下铯空位缺陷形成能低于富铅条件,在缺铅条件下更易形成铯空位;富铅和缺铅条件下对碘替代氯和氯替代碘的缺陷形成能基本无影响.上述研究结果有助于理解点缺陷对钙钛矿材料稳定性的影响,同时也为未来实验上设计基于Cs_(2)PbI_(2)Cl_(2)的高效的光电子器件提供理论依据.

不同尺寸单层氧化石墨烯用于膜蒸馏分离H_(2)O/HDO

核电站运行产生的放射性氚化水(HTO)的处理涉及到H_(2)O/HTO分离难题。实验室研究常把无放射性H_(2)O/HDO(氘化水)分离作为研究模型来代替H_(2)O/HTO分离。近年来,基于多层氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸馏分离工艺显示出较好的H_(2)O/HDO分离效果,但进一步提高分离性能仍需开发新型膜材料或结构。本工作采用不同横向尺寸单层GO制备聚四氟乙烯(PTFE)支撑的氧化石墨烯复合膜用于研究膜蒸馏分离H_(2)O/HDO:(1)选用两种不同横向尺寸的单层GO研究GO横向尺寸对膜的H_(2)O/HDO分离性能影响,基于横向尺寸较小GO膜的渗透通量和分离因子分别可达0.944 L/(m^(2)·h)和1.043,整体分离性能比基于横向尺寸较大GO膜高;(2)为结合不同横向尺寸单层GO的结构特点,把不同横向尺寸单层GO混合制备复合膜,当两种石墨烯质量比例为1∶1时,所得GO复合膜的渗透通量可达0.806 L/(m^(2)·h),比基于横向尺寸较大GO复合膜的渗透通量高,而两者分离因子相近;(3)对横向尺寸较大GO进行刻蚀处理,可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。结果表明:单层氧化石墨烯的横向尺寸可影响膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;基于横向尺寸较小单层氧化石墨烯或混合不同横向尺寸单层氧化石墨烯制备的膜具有较好的膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;并且刻蚀处理横向尺寸较大GO也可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。因此,本工作可指导后续发展新型膜材料或膜结构以实现H_(2)O/HDO分离效果更好的膜蒸馏工艺,为含HTO的放射性废水处理问题提供解决方案。

单层MoS_(2)表面Fe,Ir掺杂对NO吸附与直接解离反应性能提升的理论计算

用密度泛函理论中广义梯度近似下的PW91方法,结合周期性平板模型,研究NO分子在掺杂体系TM-MoS_(2)(TM=Fe,Ir)表面的吸附和解离行为.结果表明:与完整MoS_(2)表面的物理吸附(-0.05 eV)不同,Fe,Ir掺杂MoS_(2)表面NO吸附能分别为-3.30,-3.17 eV,说明掺杂表面对NO表现出优异的吸附性能;差分电荷密度分析表明,NO分子吸附后,N原子与掺杂原子Fe,Ir的中间出现电荷增加,形成共价键,掺杂原子周围电荷减少;态密度计算结果表明,NO在掺杂TM-MoS_(2)(TM=Fe,Ir)表面的吸附主要是N原子的2py,2px与掺杂原子Fe的3d_(xy),3d_(yz),3d_(xz)以及Ir的5d_(xy),5d_(yz),5d_(xz)轨道之间存在较强的相互作用;比较分析解离反应的活化能结果表明,相对贵金属Ir,掺杂廉价的Fe后,NO在Fe-MoS_(2)比在Ir-MoS_(2)表面解离的活化能小,且在Fe-MoS_(2)表面的吸附能与活化能非常接近,仅相差0.08 eV,表明在该体系中NO的吸附与解离存在相互竞争.

单层多孔石墨烯膜结构对C_(2)烃气体分离性能影响的分子动力学研究

利用分子动力学模拟研究了孔径、孔形状、官能团修饰对纳米多孔石墨烯膜分离C_(2)烃气体的效率和选择性的影响。结果表明:孔径为0.444~0.484 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,乙烯的通过率较高;圆形孔石墨烯膜具有较高的气体通过效率,扁平孔石墨烯膜具有较高的气体分离的选择性;孔短径为0.510 nm、孔长径为1.164 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,其乙烯通量较大;孔径为0.596 nm且孔口周围带有两个羧基的石墨烯膜对乙烯的截留性能较好,乙炔的通过率较高。所得模拟结果为设计高效、高选择性分离C_(2)烃气体的单层多孔石墨烯膜提供理论依据。

稀土X(X=La、Ce、Pr、Nd)修饰单层h-MoS_(2)的NO气敏性

为提高h-MoS_(2)对NO的气敏性,采用第一性原理研究了X(X=La、Ce、Pr和Nd)对h-MoS_(2)的稳定性、吸附特性、功函数和伏安特性的影响.研究结果表明:X(X=La、Ce、Pr和Nd)取代Mo原子后得到的形成能均为负,说明掺杂体系容易形成且稳定存在.同时X掺杂后的h-MoS_(2)布居数相比于未掺杂前的大,也说明掺杂有利于体系稳定.NO吸附在La、Ce原子顶部位置的吸附能为-1.215 eV、-1.225 eV,吸附距离分别为2.475?、2.854?,具有明显的化学吸附特征.同时Hirshfeld转移电荷分别为0.213e和0.325e,具有明显的受体特征,提高了气敏性.La和Ce掺杂后能明显改变功函数的大小,也说明La和Ce能提高h-MoS_(2)对NO的气敏性.施加电场后能有效提高Pr掺杂体系的吸附强度,增大Hirshfeld转移电荷,对功函数的改变最大,所以电场对Pr掺杂体系的影响非常明显.通过分析掺杂体系的伏安特性曲线,La、Ce两掺杂体系的电流分别由0增大到5.3μA和4.8μA,而Pr、Nd两掺杂体系的电流分别由0增大到2.2μA和1.2μA,所以La、Ce掺杂对于体系敏感性的影响比较明显.

Caco-2细胞单层缺氧再复氧损伤的模型构建

目的构建Caco-2细胞单层缺糖、缺血清、缺氧,再复糖、复血清、复氧的损伤模型,探究一氧化碳释放分子3(CORM-3)对Caco-2细胞单层缺氧再复氧损伤模型的影响。方法首先,培养Caco-2细胞,于37℃、含5%CO_(2)、1%O_(2)与94%N_(2)的培养箱中缺氧,建立Caco-2细胞单层缺糖、缺血清、缺氧/复糖、复血清、复氧(H/R)模型。根据缺氧时间分4组,空白对照组(Control组)、H/R 1组(缺氧4 h、复氧4 h)、H/R 2组(缺氧8h、复氧4h)和H/R 3组(缺氧12 h、复氧4 h)。其次,溶解CORM-3药物粉末并制备无活性的CORM-3(iCORM-3),按药物浓度分6组,空白对照组(Control组)、缺氧、复氧损伤模型组(H/R组)、H/R+300μmol/L CORM-3(H/R+C1组)、H/R+400μmol/L CORM-3(H/R+C2组)、H/R+500μmol/L CORM-3(H/R+C3组)和H/R+500μmol/L iCORM-3(H/R+C4组)。主要采用Cell counting kit-8(CCK8)试剂盒检测细胞活力,倒置显微镜观察细胞形态变化,测定Caco-2细胞单层渗透性。结果随着缺氧时间的延长,可观察到Caco-2细胞间连接消失,细胞皱缩从培养瓶底脱落漂浮,细胞活力下降,细胞单层通透性增大。给予CORM-3药物干预处理后,相比于未干预损伤组Caco-2细胞均有不同程度的改善,细胞活力随着药物浓度的增加而上升。结论本研究成功构建Caco-2细胞单层缺氧再复氧的损伤模型,并发现CORM-3对Caco-2细胞单层H/R损伤模型可能有保护作用。

硫空位改性HfS_(2)单层吸附有毒气体分子的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了本征HfS_(2)单层和S空位改性后的HfS_(2)单层(S_(V)-HfS_(2))吸附有毒有害气体CH_(4)、CO、H_(2)S、SO_(2)的最稳定构型、吸附能、电子结构以及气敏性能。结果表明,S空位改性使HfS_(2)性质由间接带隙半导体变为了金属性质,而且S_(V)-HfS_(2)单层对气体更加的敏感。为了进一步探究其作为高性能气敏材料的可能性,对S_(V)-HfS_(2)单层吸附CH_(4)、CO、H_(2)S、SO_(2)气体的吸附体系最稳定构型、能带结构、态密度、差分电荷密度以及电子局域函数进行了分析。研究表明,S空位改性HfS_(2)单层是一种稳定且有效的改性手段,有助于改善基底对CH_(4)、CO、H_(2)S、SO_(2)气体分子的吸附能力;SO_(2)吸附在S_(V)-HfS_(2)上的吸附能(3.245 eV)和电荷转移(1.149 e)最为显著,S_(V)-HfS_(2)基底对SO_(2)最敏感,有作为SO_(2)气体高效检测材料的潜力。研究结果将有助于HfS_(2)材料的气体传感器在有毒有害气体检测和治理方面的应用。

应变调控单层2H-MoS_(2)的能带结构和光学性质

为了从电子层面分析应变对能带结构以及光学性质产生影响的机理,采用密度泛函理论研究了应变对单层2H-MoS_(2)能带结构、光学性质、载流子迁移率和光催化分解水的影响.结果表明:晶格拉伸后带隙由2.15 eV减小到了1.65 eV,而晶格压缩后带隙由2.15 eV增大到2.66 eV.随着拉应变的增大,吸收曲线产生了蓝移,压应变对光学吸收系数的影响刚好相反.电子的载流子迁移率比空穴的大10倍左右,所以光照下电子和空穴能够有效的分离.综合光的吸收系数和光催化制氢条件这两个方面的因素可知,应变在2%、-2%、-6%这三种情况下能够得到最好的光催化制氢效果.

单层MoS_(2)中声子热输运的第一性原理研究

基于密度泛函理论和声子玻尔兹曼输运理论,研究了单层MoS_(2)的晶格热导率对温度的依赖关系,深入研究了单层MoS_(2)中声子的热输运机理。结果表明:单层MoS_(2)的晶格热导率在300K时为101.5W/(m·K),且热导率随温度的升高而降低。通过对比各声子支分析,得到单层MoS_(2)纵向声学支(LA)的群速度最大,且LA支占有单层MoS_(2)热导率的最大贡献率(46.47%)。最后计算了单层MoS_(2)的代表性声子平均自由程,发现当单层MoS_(2)的特征尺寸小于40.9nm时,可以通过改变纳米结构来有效地调节MoS_(2)的热导率。

Ni掺杂单层PtSe_(2)检测变压器油中溶解气体CH_(4)和C_(2)H_(4)的DFT研究

甲烷(CH_(4))和乙烯(C_(2)H_(4))是变压器故障的重要特征气体,其组分可以有效反应变压器的运行状态。为实现特征气体的快速精准检测,文中提出一种新型材料Ni掺杂单层PtSe_(2)(Ni-PtSe_(2))用于检测变压器油中溶解特征气体CH_(4)和C_(2)H_(4)的检测方法。基于第一性原理密度泛函理论,文中对单层Ni-PtSe_(2)吸附变压器油中溶解特征气体CH_(4)和C_(2)H_(4)进行理论计算,从理论上探讨单层Ni-PtSe_(2)在气体吸附前后的几何结构、单层NiPtSe_(2)电子态密度以及能带结构的变化。计算发现,CH_(4)和C_(2)H_(4)气体吸附体系的吸附能分别为-1.536 eV和-2.502 eV,表明单层Ni-PtSe_(2)对两种特征气体的吸附均为化学吸附,同时也说明单层Ni-PtSe_(2)对C_(2)H_(4)分子具有更强的吸附性能,这在态密度和功函数中也进一步得到了证实。单层Ni-PtSe_(2)作为电阻型传感器,能带结构BS和前线分子轨道分析为其提供了基本传感机制。结果表明,单层Ni-PtSe_(2)是一种检测变压器油中溶解特征气体CH_(4)和C_(2)H_(4)的优越的气体传感器。通过单层Ni-PtSe_2检测CH_(4)和C_(2)H_(4)气体来监测变压器的状态,可以进一步保证电力系统的稳定运行,这一研究可用于实现相关应用,并为变压器安全监测提供传感器支撑。

莱柯霉素在Caco-2细胞单层模型中的转运特性研究

【目的】研究莱柯霉素在Caco-2细胞单层模型中的转运特性,为进一步深入了解莱柯霉素在体内的吸收过程提供试验依据。【方法】建立Caco-2细胞单层模型,通过测定跨膜电阻(TEER)值、低渗透性药物荧光素钠通透性试验的表观渗透率Papp(AP-BL)来验证Caco-2细胞单层模型的致密性并进行模型筛选。考察在Caco-2细胞单层模型中莱柯霉素从顶侧(apical side,AP)到基底侧(basolateral side,BL)及基底侧到顶侧的转运特性,分析药物浓度、pH及外排转运蛋白(P-gp、MRP2和BCRP)抑制剂3种因素对莱柯霉素转运的影响。用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)法检测药物浓度,计算其表观渗透率和外排率。【结果】连续20 d的跨膜电阻值检测及荧光素钠通透性试验显示,随培养时间增加,Caco-2细胞单层模型的跨膜电阻值逐渐增加,在20 d时达到400Ω·cm 2左右;荧光素钠在0.1~6μg/mL内线性关系良好(R^(2)=0.991),计算荧光素钠AP侧向BL侧的表现渗透率(Papp(AP-BL))为(1.57×10^(-7)±9.92×10^(-9))cm/s,小于试验规定的0.5×10^(-6) cm/s,表明Caco-2细胞单层模型建立成功,可用于莱柯霉素的转运特性研究。莱柯霉素Papp(AP-BL)值随时间无明显变化且水平较低,而BL侧向AP侧的表现渗透率(Papp(BL-AP))值随时间递增,在孵育120 min时达到最高水平(2.0350×10^(-6) cm/s),表明肠道外排莱柯霉素的能力较强。随莱柯霉素浓度递增,Papp(BL-AP)值呈上升趋势,具有浓度依赖性。当溶液pH为8.0时,Papp(BL-AP)值(39.3871×10^(-6) cm/s)明显高于pH为6.5和7.4的溶液,表明碱性环境可加速莱柯霉素外排。维拉帕米、丙磺舒和GF1209183种转运蛋白抑制剂均能显著抑制莱柯霉素由BL侧向AP侧的转运,外排率均>1.5,可能有外排蛋白参与转运。【结论】莱柯霉素在体外Caco-2细胞单层模型上的转运较差,吸收率低,表现为低渗透性化合物;随着浓度和pH的升高,莱柯霉素外排增强;外排转运蛋白P-gp、MRP2及BCRP可能参与莱柯霉素转运过程。

谐振腔-单层二硫化钼系统中的高阶腔耦合等离极化激元

以单层MoS_(2)为代表的二维过渡金属硫族化物,因具有可调谐的非零带隙,故应用在光电子学器件中要比石墨烯更具优势.本文使用经典电磁理论和有限元分析方法,研究了谐振腔中腔模与单层MoS2等离激元之间耦合形成的腔耦合等离极化激元,并重点计算和验证了其中高阶模式的特性.考虑到化学气相沉积法生长的单层MoS_(2)中衬底、多晶和缺陷会引起弱电子局域化,从而导致基于自由电子气假设的Drude模型准确性变差,故本文在理论和仿真中使用了Drude-Smith模型描述单层MoS_(2)光电导率,该模型通过拟合实验数据得到.基于此,不仅导出了高阶腔耦合等离极化激元的色散方程,并求解出了其色散曲线,还通过仿真计算验证了这些高阶模式的存在性,分析了其基本性质以及弱电子局域化的影响.上述结果能加深对二维材料等离激元的耦合激发以及特性调控的理解,所用理论模型也能推广到其他低维、拓扑量子材料相关的等离系统当中.

单层1T-CoI_(2)中Kitaev作用的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文对单层1T-CoI_(2)的原子、电子结构和磁性进行了理论研究.使用广义布洛赫条件结合自旋螺旋方法计算了单层1T-CoI_(2)自旋螺旋的能量色散关系E(q),计算结果表明单层1T-CoI_(2)的基态呈现螺旋反铁磁,体系中含有键相关的各向异性作用,即Kitaev作用.计算了含有自旋-轨道耦合作用(spin orbital coupling,SOC)和不含有SOC的色散关系,分别将色散关系映射到HeisenbergKitaev模型,成功分解了多近邻海森伯作用参数J、Kitaev作用的K和非对角项Γ.单层1T-CoI_(2)以Heisenberg作用为主导,同时存在着较强的Kitaev相互作用,其中Γ_(1)达到了1.09 meV.可预测Kitaev作用在具有1T结构过渡金属三角格子中具有普遍适用性,表明单层1T-CoI_(2)是Kitaev的备选材料,并且为探索其他二维磁性材料的Kitaev作用奠定了理论基础.

Li原子和Ca原子修饰VO_(2)单层储氢性能的第一性原理研究

具有高储氢容量和可逆储氢性能的新材料的开发对氢能的大规模利用至关重要。基于第一性原理计算,研究了Li原子和Ca原子单独修饰和共修饰VO_(2)单层体系的H 2分子存储性能。结果表明Li原子和Ca原子均能稳定结合在VO_(2)单层表面而不产生金属团簇。单个Li原子和Ca原子分别最多可稳定吸附3个和6个H 2分子,且H 2分子平均吸附能均大于0.20 eV/H 2。吸附体系差分电荷和态密度分析结果表明,氢分子的极化机制以及氢分子与金属原子间的轨道杂化作用是H 2分子在金属原子周围稳定吸附的主要原因。Li原子修饰体系的储氢质量密度随着Li原子覆盖度的增加而逐渐增加,而Ca原子修饰体系的储氢质量密度在低金属覆盖度时较高;Li/Ca共修饰体系的储氢质量密度有所增加,其储氢质量密度为5.00%(质量分数)。此外,考虑了不同温度和压强条件下储氢体系的稳定性。

S空位与Tc掺杂单层MoS_(2)的电子结构和磁学性质模拟

利用第一性原理,研究了S空位(V_(S))和Tc掺杂单层MoS_(2)的电子结构和磁学性质。结果表明,Tc掺杂的单层MoS_(2)是一种具有铁磁性的n型半导体;与Tc掺杂体系相比,V_(S)的引入不会导致(Tc,V_(S))掺杂系统的总磁矩发生显著变化,且磁矩主要由Tc原子所贡献;在2Tc掺杂体系中,通过形成能分析确定出最稳定构型;2Tc掺杂体系的磁矩为2.048μB,主要由两个Tc原子贡献。通过自旋电荷密度分析表明,(Tc-4d)-(S-3p)-(Mo-4d)-(S-3p)-(Tc-4d)耦合链的形成可能是2Tc掺杂体系发生铁磁耦合的原因。

限制商品过度包装国家标准第2号修改单发布

日前,市场监管总局批准发布GB23350-2021《限制商品过度包装要求食品和化妆品》国家标准第2号修改单(以下简称第2号修改单),将于2025年3月1日起实施。其中,“茶叶及相关制品”为新增内容,针对茶叶的包装层数,修改单进一步从严要求,将茶叶的包装层数由“不超过四层”调整为“不超过三层”。

双轴应变条件下单层MoSe_(2)电子结构和拉曼光谱的第一性原理计算

二硒化钼的层间相互作用强,单层结构具有更低的带隙和更好的稳定性.由于独特的光学性质和优异的电学性能受到研究人员的广泛关注.本文基于密度泛函理论的第一原理,计算和分析了在双轴拉伸压缩应变条件下单层MoSe_(2)能带结构,拉曼光谱和声子谱的变化规律以及性质产生的原因.在拉伸压缩应变作用下,直接带隙转变为间接带隙.当拉伸应变达到12%时,材料发生半导体-金属相变.当压缩应变达到6%时,声子谱中开始出现虚频率,表明结构开始变得不稳定.

Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe_(2)电子结构及光学性质的理论研究

文章基于密度泛函理论,研究了本征及Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe_(2)的电子结构及光学性质。计算发现,本征单层MoSe_(2)和Nb-MoSe_(2)为直接带隙半导体,Fe-MoSe_(2)为间接带隙结构;Fe-MoSe_(2)较本征单层MoSe_(2)导电性大大提高,实现了由半导体向半金属的过渡。由态密度分析得出了本征及Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe_(2)能量状态主要由Mo 4d,Se 4p轨道电子所贡献的结论,并对各原子掺杂体系轨道电子的能量贡献和掺杂类型做了探讨。此外,还详细分析了费米能级附近的自旋态密度、杂质带、磁性之间的联系。光学性质方面,比较了本征单层MoSe_(2)与各掺杂体系的复介电常数和光吸收系数,在红外光区Fe-MoSe_(2)的吸收系数高于本征单层MoSe_(2)。本征单层MoSe_(2)的光吸收系数为9.69×10^(4)cm^(-1),是区域最大吸收峰。上述研究表明,通过对单层MoSe_(2)的Nb,Fe掺杂可使电子输运特性得到了增强,为高活性自旋电子和光电子器件设计和研究开辟了新的前景。

Se掺杂对单层MoS_2电子能带结构和光吸收性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Se掺杂单层MoS_2能带结构和光吸特性,并分析了对其光解水性质的影响。结果表明:本征单层MoS_2为直接带隙结构,禁带宽度为1.740 e V,导带底电位在H+/H2还原势之上0.430 e V,价带顶电位在O2/H2O的氧化势之下0.080 e V,具有可见光催化分解水的能力,但氧化和还原能力不均衡,导致单层MoS_2作为光催化剂分解水的效率不高。通过Se掺杂计算发现,单层MoS_2的禁带宽度变为1.727 e V,相应的光吸收谱变化幅度几乎不变,且体系的形成能较低,表明其热力学稳定性良好。然而,导带底电位调整到H+/H2还原势之上0.253 e V,价带顶电位处于O2/H2O的氧化势之下0.244e V,平衡了氧化与还原能力,单层MoS_2可见光催化分解水的效率得到提高。