胆甾相液晶微球光子禁的动态调控及其应用
刘晓珺, 秦朗, 俞燕蕾
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305018
胆甾相液晶微球是空间结构高度对称的三维光子晶体,能够全方位地选择性反射特定波长的圆偏振光,具有无角度依赖性的光子禁带,作为一种新兴的光学材料在全向激光器、反射式显示和微传感器等领域展现出广阔的应用前景。近年来,毛细管微流控技术的蓬勃发展为连续、可控、高通量地制备结构复杂且分子规则取向的单分散胆甾相液晶微球提供了强有力的支持。本综述重点关注利用毛细管微流控技术制备胆甾相液晶微球的相关研究工作,首先分析了毛细管微流控装置在设计微球结构中的决定性作用,阐明了溶液体系的选择与液晶分子取向间的关系以及边界效应对微球尺寸的影响;随后,从胆甾相液晶微球的光学特性切入,介绍了利用温度、溶剂和光等外界刺激调控螺旋结构自组装的原理和策略以及微球之间独有的“光子交叉通讯”现象;最后,总结了现阶段胆甾相液晶微球的潜在应用方向并讨论了该材料体系未来面临的挑战。
关键词: 胆甾相液晶, 结构色, 微流控, 微球, 光子器件
d中心调控过渡金属单原子负载COF吸附O2的理论计算研究
谢斐, 袁成成, 谭海燕, MoshfeghAlireza Z., 朱必成, 余家国
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202407013
共价有机框架(COF)材料因其独特的结构和物理化学特性成为一种很有前景的光催化剂。为了提高其光催化性能,大量的金属单原子(MSA)被负载在COF上以促进分子吸附。然而,吸附性能增强的内在机理和主导因素尚未被深入揭示。本文通过在单层TpBpy-COF中分别引入Fe、Co、Ni和Cu单原子,构建了4个MSA-COF体系。利用密度泛函理论计算研究了不同金属原子修饰对COF的电子性质和O2吸附的影响。结果表明,金属原子与吡啶氮原子成键,形成稳定的MSA-COF结构。金属原子的引入减小了COF的带隙,抬高了COF的费米能级。此外,随着金属原子序数的增加,金属原子的d轨道逐渐向低能级方向移动,表现为d带中心负移。金属原子负载后,COF对O2的弱物理吸附转变为强化学吸附,形成了M―Oads键,并发生强烈的电子转移。有趣的是,吸附能与金属原子的d带中心呈现出很强的相关性。该结果可以从吸附体系反键轨道的电子占据情况的角度来理解。本研究为通过调节金属原子的d带中心来优化MSA-COF上的分子吸附提供了一种可行思路。
关键词: 共价有机框架, 金属单原子, O2吸附, d带中心, 光催化
揭示ZnxCd1−xS固溶体光催化析氢中的直接-间接隙跃迁机制
黄火帅, 韦之栋, 严嘉玮, 池家晟, 苏千翔, 陈铭夏, 江治, 孙洋洲, 上官文峰
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100141
固溶体策略可以在热力学上提高光催化性能,然而对固溶体催化剂载流子动力学的研究同样重要。本文基于能带结构调控成功合成了一系列ZnxCd1−xS固溶体,并通过飞秒瞬态吸收光谱(TAS)和密度泛函理论(DFT)研究了载流子动力学,揭示了ZnxCd1−xS固溶体中的混合直接-间接带隙跃迁机制。间接带隙表现出较低的载流子复合率,更重要的是它还可以作为载流子的捕获中心,从而提高电荷分离效率。因此,在可见光(> 420 nm)照射下,ZnxCd1−xS固溶体的析氢速率(1426.66 μmol h–1)相较于纯CdS (129.83 μmol h–1)提高了约11倍。本工作提出光催化性能的提升可能同时源于热力学和动力学两个方面,而载流子跃迁机制的改变是影响动力学的主要因素之一。
关键词: ZnxCd1−xS固溶体, 光催化析氢, 光生载流子转移, 直接-间接带隙跃迁
面向“双碳”目标的水盐体系相图课程教学创新——引入二氧化碳碳化与压相平衡
胡佳音, 郭亚飞, 李珑, 邓天龙
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412031
《水盐体系相图》课程是化学工程与工艺本科专业制盐与盐化工方向的特色核心课程。基于“双碳”背景和“新工科”理念,为进一步改进教学效果并实现学科交叉融合,天津科技大学《水盐体系相图》课程团队以国际前沿热点研究为导向,提出将二氧化碳碳化后的带压体系引入水盐体系相图的课堂。本文重点介绍二氧化碳碳化体系在解决碳酸盐体系中碱回收、钠钾高效分离的教学案例,引导学生以相图为基础解决实际工程问题,实现减碳的资源化利用,拓展水盐体系相图和绿色化工的前沿知识,培养学生创新意识和实践能力。
关键词: 水盐体系相图, 二氧化碳, 盐的分离回收, 教学探究

出版年份

相关作者

相关热词