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黏土礦物的摻雜機制與吸附特性

為了解決co2分子量的問題，作者趙健 這樣論述：

黏土礦物是天然存在的、含量豐富、價格低廉、無污染的納米材料，除了陶瓷和紙張塗層等傳統用途，還有許多新的用途，如具有優異吸附性能的新型有機黏土的設計、污染控制和環境保護等。長期以來，對黏土礦物的研究主要集中在地質、岩土和礦物等方向的實驗測試和理論分析，但從物質構成出發，對黏土礦物電子結構、摻雜機制、吸附性能等進行數值計算的研究尚不系統、不完善。 本書採用數值模擬和理論分析相結合的研究方法，從原子尺度對黏土礦物主要成分高嶺石和蒙脫石的晶體結構進行了較為系統和深入的研究，並探討了不同雜質存在時其對多種小分子和重金屬原子的吸附行為，揭示了黏土礦物的電子性質、摻雜機制和吸附特性的微觀機理，為深入認識和

理解黏土礦物的物理化學性質提供了理論基礎和支援。 本書共6章，主要內容包括緒論、黏土礦物晶體結構及其微觀特徵、黏土礦物內部摻雜機制、黏土礦物表面的吸附特性、雜質成分對黏土礦物表面吸附性質的影響、結論與展望。 本書可供岩土工程、地質工程、礦物學、環境等專業的專業技術人員、科研人員和研究生參考。 趙健   中國礦業大學（北京），副教授，2015年到中國礦業大學（北京）任教，主要研究方向為量子力學原理和岩土工程實踐交叉領域，具體包括軟岩黏土礦物的原子與分子結構、摻雜機制、吸附特性和力學性質等。2015年獲得中國岩石力學與工程學會“青年人才托舉工程”專案（2015-2017年）

。主持國家自然科學基金青年項目1項，作為技術骨幹參與國家重點研發計畫、國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金面上專案等6項國家縱向研究課題。發表學術論文20餘篇，其中以第一作者或通訊作者發表SCI論文16篇。參編專著2部。獲國家發明專利5項。教授2門本科生課程《大學物理A》和《大學物理B》。 第1章 緒論1 1．1黏土和黏土礦物3 1．2黏土礦物晶體結構研究現狀10 1．3黏土礦物摻雜機制研究現狀16 1．4黏土礦物吸附特性研究現狀18 第2章 黏土礦物晶體結構及其微觀特徵23 2．1黏土礦物的晶體結構25 2．1．1高嶺石1∶1層結構25 2．1．2蒙脫石2∶1層結

構27 2．2理論基礎與計算方法28 2．2．1量子力學基礎28 2．2．2密度泛函理論31 2．2．3第一性原理計算方法35 2．2．4VASP套裝程式介紹37 2．3高嶺石分子結構和電子性質37 2．3．1分子結構39 2．3．2電子結構和電荷分佈40 2．3．3能帶結構42 2．4蒙脫石分子結構和電子性質43 2．4．1分子結構44 2．4．2電子結構和電荷分佈45 2．4．3能帶結構48 第3章 黏土礦物內部摻雜機制49 3．1高嶺石內部單摻雜機制52 3．1．1單雜質形成能和躍遷能級55 3．1．2雜質在高嶺石內部的電荷密度和態密度分佈56 3．2蒙脫石內部單摻雜機制58 3．2．

1單雜質形成能和躍遷能級58 3．2．2雜質在蒙脫石內部的電荷密度和態密度分佈61 3．3高嶺石內部雙摻雜機制62 3．3．1雙雜質形成能和躍遷能級63 3．3．2雙雜質在高嶺石內部的電荷密度和態密度分佈65 第4章 黏土礦物表面的吸附特性67 4．1H2O在高嶺石表面（001）的吸附特性69 4．1．1清潔的高嶺石表面（001）70 4．1．2H2O分子的性質71 4．1．3單個H2O在高嶺石表面（001）的吸附73 4．1．4H2O分子在高嶺石表面（001）的擴散過程76 4．1．5H2O分子在高嶺石表面（001）的解離過程77 4．1．6H2O分子團簇結構在高嶺石表面（001）的吸附7

7 4．2CO2在高嶺石表面（001）的吸附特性78 4．2．1CO2分子的性質79 4．2．2單個CO2在高嶺石表面（001）的吸附79 4．2．3CO2分子團簇結構在高嶺石表面（001）的吸附83 4．3CO在高嶺石表面（001）的吸附特性87 4．3．1CO分子的性質88 4．3．2單個CO在高嶺石表面（001）的吸附88 4．3．3CO分子團簇結構在高嶺石表面（001）的吸附91 4．4H2在高嶺石表面（001）的吸附特性93 4．4．1H2分子的性質94 4．4．2單個H2在高嶺石表面（001）的吸附94 4．4．3H2分子團簇結構在高嶺石表面（001）的吸附97 4．5CH4在高嶺

石表面（001）的吸附特性101 4．5．1CH4分子的性質102 4．5．2單個CH4在高嶺石表面（001）的吸附102 4．5．3CH4分子團簇結構在高嶺石表面（001）的吸附106 4．6重金屬在高嶺石表面（001）的吸附特性109 4．6．1單個重金屬原子在高嶺石表面（001）的吸附109 4．6．2重金屬原子團簇結構在高嶺石表面（001）的吸附112 4．6．3重金屬在高嶺石表面（001）的擴散過程114 第5章 雜質成分對黏土礦物表面吸附性質的影響117 5．1軟岩黏土礦物中常見的雜質成分119 5．2不同雜質對高嶺石原子和電子結構的影響119 5．3不同雜質對高嶺石表面吸附水分

子的影響120 5．4不同雜質對高嶺石表面吸附水分子團簇的影響124 5．5不同雜質對高嶺石表面滲透水分子的影響126 第6章 結論與展望129 參考文獻133 黏土礦物是地殼礦物家族中最年輕的成員，也是天然存在的含量豐富、價格低廉、無污染的材料。黏土礦物由不同的母岩在不同的條件下形成，其化學成分、結構和賦存方式各不相同。目前沒有任何無機材料具有如此多的種類，表現出如此廣泛的反應性和改性傾向，具有如此多樣的實際應用價值，黏土礦物引起了各個行業的技術、科研人員的廣泛關注並對其進行系統深入的研究。粗略估計，每年有成百上千篇關於黏土礦物的科技論文發表。其中，黏土礦物晶體結構、

結構缺陷和雜質的存在、吸附特性是眾多研究中的三個熱點問題，對黏土礦物晶體結構的深入認識是研究其物化性質的堅實基礎，對其結構缺陷和雜質的存在的研究是鑒別和定量分析黏土礦物的關鍵問題，對其吸附特性的研究為其廣泛實際應用提供理論依據和基礎。 眾所周知，黏土礦物晶體結構的研究從實驗開始，並隨著實驗技術的不斷發展，對黏土礦物晶體結構特徵的研究分別使用了X射線衍射、電子衍射、中子衍射、掃描電鏡、透射電鏡、紅外光譜以及固體核磁共振等測試分析手段。這些實驗測試獲得了各類黏土礦物晶體結構等極具價值的資訊，為人們認識黏土礦物奠定了重要的基礎。同樣，對黏土礦物結構缺陷和雜質的存在、吸附特性的研究也主要集中在地質、

岩土和礦物等方向的實驗測試和理論分析，然而實際環境中黏土礦物的顆粒微小、雜質較多並且實驗研究方法具有較強局限性，很難直接準確地得到黏土礦物的相關性質資訊。因此，應用新的基礎理論和數值模擬方法探討黏土礦物的相關問題已勢在必行。隨著科學技術的蓬勃發展，利用高性能計算集群進行數值模擬已成為當今科學研究中的一種重要研究方法，並成為在微觀尺度上研究材料微觀結構、物化性質及力學特性的強有力手段，能夠獲得實驗測試方法中難以獲得的微觀資訊。基於量子力學和密度泛函理論的第一性原理計算方法具有計算精度高、速度快的優點，是從原子尺度上研究黏土礦物的微觀結構和物化性質的強有力手段，能夠準確獲得實驗手段難以得到的微觀資

訊，近些年廣泛應用於黏土礦物晶體結構、表面性質、化學反應和微觀力學性能等多個領域。 《黏土礦物的摻雜機制與吸附特性》在國家自然科學基金專案（41702317）以及相關課題的資助下，利用基於量子力學的第一性原理計算方法，研究了黏土礦物主要成分高嶺石和蒙脫石的晶體結構及其微觀特徵，得到了實驗手段和經驗理論難以得到的微觀資訊。建立了黏土礦物主要成分高嶺石和蒙脫石內部替代這類摻雜模型，得到了其微觀摻雜機制以及雜質對其物化性質的影響。計算了黏土礦物主要成分高嶺石對水、二氧化碳、甲烷、氫氣、一氧化碳及重金屬鉛離子的吸附特性，揭示了其表面對多種小分子的吸附機理，量化了吸附能力及對其結構、電子性質等的影響。

最後比較了不同種類、不同比例雜質對黏土礦物主要成分高嶺石吸水特性的影響機理，指出雜質引起高嶺石原子和電子結構及吸附特性的變化，有望為深入認識和理解黏土礦物物化性質提供理論基礎和支持。 《黏土礦物的摻雜機制與吸附特性》出版過程中，承蒙中國礦業大學（北京）深部岩土力學與地下工程國家重點實驗室多位元教授的指導，同時參與撰寫的還有陶志剛教授，化學工業出版社也提出了許多寶貴的意見和建議，在此表示衷心的感謝。 由於作者水準有限，書中難免不妥之處，在此抛磚引玉，懇請同行學者和讀者批評指正。

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鎵酸鉍/石墨化氮化碳之複合型光觸媒製備及其光還原CO2之應用

為了解決co2分子量的問題，作者鄭兆均 這樣論述：

光還原為可持續和綠色太陽能燃料以及有機化合物的光催化降解通常被認為是同時克服環境問題和能源危機的有吸引力的解決方案。本研究的主要目的是研究BixGayOz/g-C3N4 複合光催化劑用於光催化 CO2 還原為甲醇。由於成分的相對能帶排列，異質結構表現出高效的電荷分離並具有顯著的光催化氧化和還原能力，可用於甲醇生產。本論文採用化學沉澱法和水熱法合成了BixGayOz/g-C3N4複合材料。 X射線粉末衍射儀、場發射掃描電子顯微鏡能量色散X射線光譜儀、高分辨率X射線光電子能譜儀、漫反射光譜儀、比表面積分析儀和螢光光譜儀用於測試產品的分子元素組成、帶隙、化合物結構和氧化態。所有樣品的光催化活性

均基於在 254 nm 紫外輻射下 CO2 轉化為甲醇的情況進行評估。在紫外光照射下，在 450 mL NaOH 溶液中，0.05 g Ga2Bi1-2W-700-50wt% 複合催化劑達到最大甲醇生成率。該反應條件的結果表明RMeOH的甲醇形成速率= 3792.01 μmole/g-h。這項工作提供了一種簡單的策略來調整光催化劑和半導體異質結的能帶結構，以實現高效的光催化 CO2 還原。

高比表面積碳化硅

為了解決co2分子量的問題，作者郭向云 這樣論述：

高比表面積碳化矽是最近十幾年來逐漸引起人們重視的一種新材料，具有堆積密度低（約0.2g/cm3）、比表面積大（＞30m2/g）的特性，是一種性能優異的載體材料。   本書系統地介紹了高比表面積碳化矽的製備方法，以及高比表面積碳化矽作為載體材料在多相催化、光催化和電催化等領域應用的研究進展。為了讓讀者更全面地瞭解高比表面積碳化矽材料，對其在電磁波吸收領域的應用情況也作了一些簡單介紹。 本書適合從事多相催化、光催化和電催化研究的科研人員，以及高等院校相關專業的師生閱讀。 第1章碳化矽概述/001 1.1自然界的碳化矽/001 1.2碳化矽的人工合成/004 1.3碳化矽的結構

和命名/007 1.4碳化矽的性質和應用/007 1.4.1碳化矽在磨料和磨具領域中的應用/009 1.4.2碳化矽在耐火材料中的應用/010 1.4.3碳化矽在複合材料增強方面的應用/010 1.4.4碳化矽在電子材料領域的應用/010 1.4.5碳化矽在吸波材料中的應用/010 1.4.6碳化矽在生物醫學領域的應用/011 參考文獻/012 第2章高比表面積碳化矽的製備方法/014 2.1範本法/015 2.1.1碳範本法/015 2.1.2氧化矽範本法/021 2.2碳矽凝膠碳熱還原法/031 2.3化學氣相沉積法/034 2.4矽烷及聚碳矽烷熱解法/036 2.5溶劑熱還原法/037

2.6碳化矽複合型載體的製備方法/040 2.6.1碳化矽衍生碳/040 2.6.2分子篩/碳化矽複合物/040 參考文獻/042 第3章高比表面積碳化矽作為多相催化劑載體/048 3.1高溫催化反應/049 3.1.1甲烷重整制合成氣/049 3.1.2烷烴的氧化偶聯和脫氫反應/057 3.2強放熱反應/063 3.2.1費托合成/063 3.2.2甲烷催化燃燒/066 3.2.3甲烷化反應/069 3.2.4甲醇轉化/071 3.2.5其他放熱反應/072 3.3苛刻條件下的反應/073 3.3.1H2S的選擇性氧化/073 3.3.2合成氨/073 3.3.3硫酸分解反應/074 參

考文獻/075 第4章高比表面積碳化矽光催化應用/082 4.1碳化矽光催化的一般原理/083 4.2光催化分解水/085 4.2.1純碳化矽光解水/086 4.2.2金屬/碳化矽光解水/090 4.2.3石墨烯碳化矽複合物光解水/091 4.2.4半導體碳化矽複合物光解水/093 4.3光催化降解有機污染物/094 4.4光催化CO2還原/098 4.5光催化有機合成/100 參考文獻/113 第5章高比表面積碳化矽電催化應用/118 5.1電化學感測器/119 5.1.1氣體檢測/119 5.1.2溶液中離子的檢測/121 5.1.3有機污染物及生物分子的檢測/122 5.2燃料電池催

化劑/128 5.2.1氧氣還原催化劑/129 5.2.2甲醇氧化催化劑/131 5.3染料敏化太陽能電池/137 5.3.1碳化矽光陽極/138 5.3.2碳化矽對電極/139 5.4鋰離子電池材料/140 5.5超級電容器材料/145 參考文獻/148 第6章高比表面積碳化矽吸波材料/156 6.1材料吸收電磁波的機理/157 6.2SiC微粉的吸波性能/159 6.3納米SiC的吸波性能/161 6.4摻雜SiC的吸波性能/164 6.5SiC複合材料的吸波性能/166 參考文獻/168 碳化矽是一種常見的工業陶瓷材料，自1891年被霍華德·艾奇遜合成出來以後，在磨

料、磨具、耐高溫陶瓷以及微電子領域得到了廣泛的應用。目前，全世界碳化矽的年產量已超過200萬噸，都是採用改進的艾奇遜法生產出來的。這種方法以河沙、焦炭（或煤）等為原料，通過石墨電極加熱到2500℃以上，氧化矽和碳之間發生反應形成碳化矽。由於反應溫度高，得到的產品都是α-碳化矽，比表面積很低，一般不到1m2/g。碳化矽具有非常高的機械強度和化學穩定性，而且導電導熱性能良好。這些優良的性能，使得它有望成為一種新的催化劑載體材料。然而，碳化矽要想作為催化劑載體得到應用，它的比表面積就必須得到大幅度的提高。 早在20世紀90年代，國外一些學者就開展了碳化矽作為催化劑載體的研究，也發展出了一些製備高比

表面積碳化矽的方法。例如，法國斯特拉斯堡大學Loudex教授課題組發明的形狀記憶合成法就是一種有效的製備高比表面積碳化矽的方法，可製備比表面積大於30m2/g的β-碳化矽。國內也有不少學者注意到碳化矽作為催化劑載體的優越性。編著者課題組，從2000年開始研究高比表面積碳化矽的製備方法，發明了一種溶膠凝膠結合碳熱還原製備碳化矽的方法。 這種方法經過初步的工業放大試驗後，仍能製備出比表面積大於60m2/g的β-碳化矽。其後，課題組一直從事高比表面積碳化矽的研究工作，探索了這種材料作為催化劑載體在高溫、強放熱等反應中的應用，發現碳化矽作為載體不僅可改善催化劑的穩定性，而且催化劑的預處理條件也相對簡

單。最近幾年，人們發現碳化矽用於光催化和電催化時，也表現出了一些特殊的優勢。因此，有關碳化矽在熱催化、光催化以及電催化方面應用的文獻報導越來越多。 國內雖然已經有一些關於碳化矽的著作，但都是把碳化矽作為一種高性能陶瓷材料或者微電子材料來介紹的。據編著者所知，國內目前還沒有關於高比表面積碳化矽製備以及高比表面積碳化矽在催化中應用的書籍。因此，我們感到有責任將分散在浩如煙海的科學文獻中關於碳化矽的工作，進行系統整理和綜合分析，編成一書，以利于我國研究人員在進入這一領域時能迅速對本領域有一個比較全面的瞭解。 本書在成書過程中得到了作者前工作單位（中國科學院山西煤炭化學研究所）課題組同事和學生的大

力協助。靳國強、王英勇、郭曉甯和童希立等同事，多年來一直在本課題組從事有關碳化矽的研究，在本書寫作過程中做了大量工作，不僅協助本人整理了相關章節的文獻，甚至還寫出了章節的初稿。本書中介紹的相當一部分工作都是本課題組完成的，這得益於曾經和仍然在課題組學習和工作的研究生們。如果沒有他們的辛勤努力，肯定不可能有這本書的問世。另外，在本書寫作過程中，經常需要查找一些文獻，也是請學生們幫忙找到的。在此，對他們一併表示感謝。 國家自然科學基金委員會十幾年來曾多次支持課題組開展關於高比表面積碳化矽的研究工作，山西省科技廳也以科技重大專項的形式支持高比表面積碳化矽產業化的研究，在此表示感謝。感謝江蘇省綠色催

化材料與技術重點實驗室資助本書出版。最後，我要感謝化學工業出版社的相關編輯，沒有他們的辛勤付出，本書的完成也是不可想像的。 高比表面積碳化矽雖然是一個比較小的研究領域，從眾多期刊中找出相關的文獻仍然並非易事，再加上編著者水準有限，疏漏之處在所難免，敬請專家和讀者批評指正。 郭向雲 2019年5月于常州大學

熱交聯卟啉/嵌段共聚物複合膜於N型有機共軛高分子之光記憶體

為了解決co2分子量的問題，作者游博筑 這樣論述：

致謝 i摘要 iiABSTRACT iii目錄 iv圖目錄 vi表目錄 x第一章 緒論 11-1有機半導體材料 11-2有機場效應電晶體 31-3非揮發性有機浮閘式光記憶體 61-4鋅卟啉之光物理性質及應用 181-5嵌段共聚物 191-5-1嵌段共聚物之特性 201-5-2嵌段共聚物之應用 221-6研究動機 24第二章 材料與實驗方法 252-1實驗藥品與材料 252-2儀器設備 262-3實驗流程 282-4製備非揮發性場效應電晶體光記憶體元件 292-4-1嵌段共聚物/鋅卟啉複合薄膜製備 292-4-2有機半導體薄膜製備: 302-4-3熱

蒸鍍電極與電性測量: 312-4-4 儀器分析之實驗樣品製備 31第三章 結果與討論 353-1嵌段共聚物之熱分析 353-2嵌段共聚物/鋅卟啉複合薄膜之鍵結分析 373-3嵌段共聚物薄膜抗溶劑探討 393-4嵌段共聚物/鋅卟啉複合薄膜之型態分析 403-4-1穿透式顯微鏡 403-4-2低掠角小角X-ray散射分析 423-4-3掃描電子顯微鏡 443-4-4原子力顯微鏡 453-5嵌段共聚物/鋅卟啉複合薄膜之光物理分析 463-6光記憶體中載子傳輸及儲存操作機制 513-7光記憶體電性分析 52第四章 結論 64第五章 未來展望 65參考文獻 66