一、关于电化学势问题的讨论（论文文献综述）
史丹[1]（2021）在《掺硼金刚石薄膜电极表面修饰及其盐度传感研究》文中进行了进一步梳理精确测量海水盐度对发展海洋科学和提高海洋技术水平具有十分重要的意义。在构建高性能盐度传感器过程中,开发一种检测准确、可重复性高、使用寿命长、机械耐久性强、可用于极端环境的电极材料十分关键。得益于独特的四面体sp3杂化结构,掺硼金刚石（Boron doped diamond,BDD）薄膜电极延续了金刚石机械耐久性优异、物理化学性质稳定、抗污染性强等特点,有望克服现有电极材料稳定性差的缺点,在海水盐度传感领域具有广阔的应用前景。本论文首次将BDD薄膜电极应用到海水盐度检测中,通过表面纳米化、表面终端修饰、金纳米颗粒（AuNPs）修饰等方式提升其海水盐度传感性能,系统研究每种策略对BDD薄膜电极的微观结构、电化学行为和海水盐度传感性能的影响。首先,以硅纳米线为模板衬底,采用热丝化学气相沉积技术（HFCVD）制备了具有森林状三维结构的纳米BDD薄膜电极（BDDNF）。经过分析发现:双电层电容（Cdl）是影响BDD薄膜电极海水盐度传感性能的主要因素。BDDNF薄膜电极因表面具有纳米森林状结构,使其Cdl较平面的BDD薄膜电极提升了 4个数量级;得益于纳米结构增强的Cdl,在盐度为40‰时,BDDNF薄膜电极的响应比平面BDD薄膜电极增强了 1.5倍;归因于金刚石本征的优异稳定性和电极表面C-O官能团含量增加两个因素,BDDNF薄膜电极在海水盐度检测中表现出优异的稳定性,优于商用铂黑电极。实验表明BDDNF薄膜电极,克服了平面BDD薄膜电极低Cdl的局限性,在海水盐度检测中表现出优异的灵敏度和稳定性。其次,采用等离子体处理和反应离子刻蚀（RIE）等方式对沉积态BDD薄膜电极进行表面处理,构建了具有氢终端的H-BDD、H-BDD-RIE薄膜电极和具有氧终端的O-BDD、O-BDD-RIE薄膜电极。研究发现,当纳米BDD薄膜电极具有氧终端后,盐度电流响应大幅提升,O-BDD-RIE薄膜电极的响应优于目前商用的铂黑电极。相较于氢终端的BDD薄膜电极,氧终端BDD薄膜电极表面存在大量C-O官能团,改变了界面偶极子的排列,增强了电解质离子与电极表面的相互作用,从而提高了 Cdl,使得氧终端BDD薄膜电极盐度电流响应大幅度提升。同时,通过比较O-BDD-RIE、H-BDD-RIE两薄膜电极的Cdl,发现表面氧终端对Cdl的促进作用远胜于纳米凸起结构,是促进Cdl增大的决定性因素。为期90天的海水盐度监测表明,具有氧终端的O-BDD薄膜电极和O-BDD-RIE薄膜电极都具有十分优异的响应稳定性。分析认为氧终端BDD薄膜电极上相对稳定的C-O-C桥式连接形式是传感性能稳定的重要原因。因此,相较于氢终端纳米BDD薄膜电极,氧终端纳米BDD薄膜电极的海水盐度传感性能更优,在海水盐度检测方面具有广阔的应用前景。最后,通过热丝化学气相沉积、反应离子刻蚀、电子束蒸发和Ar气保护气氛下退火等技术相结合的方法,设计制备了 BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极,旨在通过AuNPs修饰纳米BDD薄膜电极,进一步提升其盐度传感性,为制备金刚石基海水盐度传感器做铺垫。探究出最优的制备工艺参数是:退火温度为800℃、退火时间为2 h、镀层厚度为20 A。在此工艺下制备得到的BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极具有钟乳石状凹坑与AuNPs的镶嵌结构。电化学行为分析和盐度灵敏度测试表明:该镶嵌结构赋予薄膜电极更大的双电层电容,从而具有更高的海水盐度测试灵敏度;得益于AuNPs的贡献,钟乳石状凹坑与AuNPs镶嵌的结构以及它们稳定的存在形式,BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极在长期监测中表现出优异的稳定性。因此,AuNPs修饰纳米BDD薄膜电极的制备进一步提高了电极的海水盐度传感性能,为构建高性能金刚石薄膜基海水盐度传感器提供了电极表面修饰方法,具有借鉴和指导意义。本论文所述的三种表面修饰方法简单高效,将推动BDD材料在海水盐度传感领域的应用研究。
徐晗,张璐[2]（2021）在《考虑空间电荷层效应的氧离子导体电解质内载流子传输特性》文中研究指明晶界或异质界面诱发的空间电荷层（space charge layer, SCL）效应,被认为是氧离子导体电解质内界面附近区域载流子传输特性显着区别于体相区域的关键原因之一.现有研究多采用Poisson-Boltzmann （PB）方程预测SCL效应的影响规律,但其基于载流子电化学平衡假设,无法用于载流子存在宏观运动的工况,极大限制了相关传输机理研究.本文耦合Poisson方程和载流子质量守恒方程,建立了适用于载流子具有宏观运动时氧离子导体内载流子传输过程的模型,推导了控制SCL效应的关键无量纲参数.聚焦固体氧化物燃料电池中常用的AO2-M2O3氧离子导体电解质,对比研究了传统PB方程和本文建立的Poisson-载流子质量守恒耦合方程的预测结果可靠性.进一步采用耦合模型深入分析了考虑SCL效应时氧离子导体内部氧空位传输机理,发现导体界面电流密度增大导致SCL电阻先减小后增大.增大无量纲Debye长度（表征空间电荷层厚度与导体厚度的比值）可显着增大SCL电阻.当驱动氧空位移动的过电势与热势数量级相当时,增大无量纲电势（表征过电势与热势的比值）导致SCL电阻增大;当过电势远小于热势时,改变无量纲电势对氧空位传输过程几乎无影响.本文研究结论可为通过合理设计晶界或异质界面以改善氧离子导体内载流子传输能力及最终提高相关电化学器件性能提供理论依据.
徐刚[3]（2020）在《基于锗纳米线量子点的空穴自旋及其复合结构研究》文中进行了进一步梳理对基于量子点自旋量子比特的半导体量子计算来说,具有长的量子比特相干时间和能够对比特自旋态进行快速操控是两个关键条件。因此,寻找满足上述条件的合适平台已经变得越来越重要。在Ⅳ族半导体中,硅和锗具有核自旋为零的稳定同位素,纯化后的材料由于其较弱的超精细相互作用,使得电子自旋比特具有较长的相干时间。但是,在硅量子点体系中要实现对电子自旋比特的操控,就必须在量子点器件上集成额外组件,例如微型磁体或者微波条带线。这些集成组件使此类器件的制造工艺复杂化,不利于多比特的扩展。相比于电子自旋,锗量子点体系中的空穴载流子由于P轨道而具有更弱的超精细相互作用和更强的自旋轨道耦合,不需要集成额外的组件就可以实现对自旋比特的快速全电操控。因此,锗空穴量子点是一个非常理想的自旋量子比特平台。本论文主要对基于棚顶型锗纳米线的空穴型量子点进行实验研究,主要内容包括:1.介绍了锗空穴材料体系的研究背景和目前取得的一些研究进展,以及半导体量子点中空穴自旋和腔量子电动力学的物理概念。2.详细地描述了棚顶型锗纳米线量子点器件的制备工艺,介绍了微纳加工相关的仪器设备及低温测量平台,给出了量子点的性质表征方法并评估了锗纳米线的迁移率。3.在棚顶型锗纳米线上制备了耦合高度可调的双量子点,并观测到了自旋阻塞现象。在自旋阻塞区域,通过分析漏电流随磁场的演化,证实了锗纳米线体系中有着很强的自旋轨道耦合。在实验上观测到了多种耦合模式的电偶极自旋共振谱线,并进一步实现了空穴自旋量子比特的超快操控。4.实现了棚顶型锗纳米线空穴型双量子点和超导微波腔的偶极耦合。利用微波腔实现了对双量子点中电荷态的探测,实现了可调的隧穿率和提取了电荷比特的退相干率。提取了空穴-腔的耦合强度并进一步评估了在单量子点和双量子点中空穴自旋-光子的耦合强度。5.介绍了新型定位型锗纳米线材料,基于两根相邻平行的纳米线制备了集成电荷感应器的双量子点器件,并利用电荷感应器对双量子点的电荷态进行探测,对多量子比特扩展结构进行了探索。本文的主要创新点包括:1.实验上首次制备了耦合可调的锗纳米线双量子点,测量提取了其自旋轨道耦合强度tso-38±4 μeV并评估了自旋轨道耦合长度lso～40-100nm。2.实验上首次观测到多种模式的电偶极自旋共振谱线并对其能谱进行分析。3.表征了空穴自旋单比特并得到了最快的Rabi频率fR～698±2MHz。4.首次实现了锗纳米线空穴型双量子点与超导微波腔耦合,耦合强度gc/2π～15 MHz。5.基于定位型锗纳米线首次实现了双量子点与其邻近的电荷感应器的电容耦合,探索了多量子点扩展的可行性。
陈诗琪[4]（2020）在《MoX2（X=S,O）析氢反应的第一性原理研究》文中提出二硫化钼（MoS2）是目前研究最广泛的析氢反应（HER）催化剂之一。通过化学剥离的方法获得1T’相MoS2或在2H相MoS2中引入硫空位（VS）均可提升MoS2的HER活性。以往关于HER反应机理的研究忽略了水环境及界面电场的作用,未能反映真实电化学条件下的HER过程。本文基于第一性原理计算提出了用于界面电双层结构筛选的电化学势最低原则,构建了1T’-MoS2/H2O和MoS2-VS/H2O电双层界面的Pourbaix相图,在此基础上采用过渡态计算研究上述两者的HER反应机理。此外,本文还研究了镍（Ni）掺杂提升二氧化钼（MoO2）HER活性的内在机制。具体研究结果如下:1.在标准氢电极状况下,1T’-MoS2/H2O电双层内,表面氢覆盖率为37.5%,水合氢离子浓度不足1.8%,有利于质子以Tafel反应解吸。2.1T’-MoS2的HER反应机理为扩散辅助的Volmer-Tafel机制,速率限制步骤是Tafel反应,势垒为0.91 e V,与实验测得的0.87 e V吻合较好。3.在HER实验条件下,MoS2-VS表面仅一半VS具备HER活性,而另一半则因被氧原子或羟基占据而失活。4.在平衡电位附近,VS以水劈裂反应完成氢吸附,并以Heyrovsky反应实现氢的退吸附。速率限制步骤是Heyrovsky反应,势垒为0.81 e V,相当于0.15 s-1的转换频率（TOF）,与实验测得的0.05～0.16 s-1的TOF范围匹配。5.由于Ni的电负性比Mo高,因此Ni掺杂将导致近邻的氧原子缺电子,促使氢覆盖率提升,进而增强MoO2的HER活性。
翟朝峰[5]（2020）在《金刚石/石墨复合纳米薄膜制备及电化学传感研究》文中研究说明电化学传感器具有灵敏、便携、成本低廉等优点,在保证饮用水安全、预防诊治疾病等关乎生命健康的领域有着重要的应用研究前景。在构建电化学传感器过程中,开发性能优异的电极材料十分关键。金刚石/石墨复合纳米薄膜材料不仅拥有sp3-碳键金刚石和sp2-碳键石墨的综合性质,具有机械性质优异、电化学势窗宽、背景电流低、导电性好,以及电化学活性高等特点,而且拥有通过裁剪结构调控其物理化学性质的能力,在构建高性能电化学传感电极方面拥有广阔潜力。本论文主要以金刚石/石墨复合纳米薄膜为研究对象,开展其生长制备、微观结构分析、生长机制探讨、电化学性质分析,以及电化学传感性能评价的研究。首先,采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术,在高衬底温度（>1000℃）和高CH4浓度（≥8%）条件下制备金刚石/石墨（D/G）纳米片复合薄膜,其中D/G纳米片由石墨壳层包裹金刚石核芯结构组成。经过分析,纳米金刚石过渡层中孪晶缺陷横向诱发和石墨包裹层侧面阻止被认为是导致D/G纳米片生长的重要条件。通过调控薄膜微观结构,开发出宽电化学势窗（3.18 V）,低背景双电层电容,以及优异电化学活性的非掺杂D/G-8%纳米片复合薄膜电极。分析表明惰性厚金刚石核芯可以明显影响高电化学活性薄石墨壳层棱边上发生的电化学反应,因此其呈现出上述综合金刚石和石墨特点的电化学性质。采用阳极溶出伏安方法检测重金属离子实验表明,D/G-8%传感电极兼具高信噪比和高灵敏度,在单独和同时检测Zn（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）时均表现出低的检出限（<10μg·L-1）,满足饮用水中重金属标准限值的有关规定。其次,采用MPCVD技术,利用突出样品台制备新型金刚石/碳纳米墙（D/C）复合薄膜,该薄膜由金刚石纳米片和湍流石墨相构成的碳纳米墙（CNWs）相互交错组成。经过分析,金刚石纳米片优先生长和衬底表面等离子体密度增加相互耦合被认为是CNWs在金刚石纳米片两侧萌生的重要原因。通过在D/C复合薄膜上负载CuO构建了 CuO@D/C传感电极,该传感电极在检测葡萄糖实验中呈现出高灵敏度（1650μA·cm-2·mM-1）、低定量限（0.5×10-6M）、良好的长期稳定性,以及优异的回收率（94.21%～104.18%）,对预防诊治糖尿病具有重要意义。上述优异性能是高效换能单元—D/C复合结构和高活性生物识别单元—CuO纳米颗粒协同作用的结果。最后,开发了氢等离子体处理转化D/C复合结构来构筑多孔金刚石纳米结构的方法。在处理过程中,原子氢能够将CNWs中sp2-键碳转化为sp3-键碳并生长在金刚石纳米片两侧,使得金刚石纳米片增厚并交错连接成为多孔金刚石纳米结构。上述方法简单高效,将推动多孔金刚石纳米结构在电化学传感领域的应用研究。
李启庆[6]（2020）在《基于slot结构的硅基参量放大研究》文中指出近年来,随着互联网时代的到来,在万物互联互通这一理念下,人们期待着通信网络性能进一步提升。在过去的十年中,全光网络（allopticalnetwork,AON）因其具有大带宽,低延迟传输和低能耗的优势而不断发展,其满足了大容量数据传输,高带宽利用率等重要的通信需求。而AON的实现离不开全光信号处理技术的支持,光参量放大技术作为全光信号处理的关键技术之一,也得到了广泛的研究。现如今,高性能全光网络已进一步渗透进入无线通信、互联交换、以及数据处理等各大领域中,这对于高密度集成的光信号处理技术提出更高的要求。本论文结合硅基光子的高集成度的优势,研究了基于slot结构波导的色散特性及光参量放大,以满足高密度集成、高速大容量片上光信号处理的需求。论文的主要研究工作和研究成果如下:1.立足于广义非线性薛定谔方程（Generalized Nonlinear Schrodinger Equation,GNLSE）,对四波混频（Four-Wave Mixing,FWM）及参量放大过程（Optical Parametric Amplification,OPA）展开分析。2.探究了色散特性对于相位匹配及传输特性的影响,论证了色散调控的必要性。研究了基于槽型（slot）波导的色散特性,实现波导零色散的调控。利用Herzberger-type和塞尔梅耶色散公式表征材料色散,分析了波导几何参数和材料对于波导色散特性的影响。以垂直slot结构波导为基础,设计了一种掩埋型slab/slot结构波导,通过优化波导结构在中红外波段3.02～8.5μm范围获得了变化范围在-7～+19 ps/nm/km的平坦色散;通过石墨烯的电控性质,设计了零色散可调的slot石墨烯-硅波导结构。3.研究了基于四波混频（Four-Wave Mixing,FWM）单泵浦结构的波长变换。研究结果表明,锗（Ge）和硒化砷（As2Se3）材料能有效地提升掩埋型slab/slot结构波导的平坦色散带宽和非线性;仿真结果表明,基于掩埋型slab/slot结构波导实现的波长转换带宽为2.95μm～5.08μm和7.8～13.05μm,恰好可以覆盖了 3-5μm和8-13μm两个大气传输窗。4.研究了基于FWM双泵浦结构的相敏参量放大和信号再生。在slot/slab结构石墨烯波导中,引入高非线性材料氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）和硒化砷（As2Se3）。仿真结果表明,在1550nm波段可获得高达29dB的最大增益系数,同时低泵浦功率条件下相位敏感型参量放大（Phase Sensitive Amplification,PSA）的最大消光比可达 42dB;同时,基于PSA还实现了 DPSK信号的再生,仿真结果表明,信号的EVM值分别由71.66%降至7.69%（含相位噪声）和时70.5%降至7.23%（同时携带相位噪声和幅度噪声）。
陆金成[7]（2020）在《三端口量子点系统热电输运》文中指出随着社会的高速发展,不可再生能源的消耗的不断增加和能源供应问题的日益加剧,对于追求可再生能源和能量的二次应用已经成为当下的一个紧急任务。未来科技的一个重要挑战是制造具有高能量效率、多功能、少材料耗费的智能设备。热电效应可以将环境中的废弃热量转换成电能,且热电能量转换具有无机械损耗、无噪音、长寿命等优势,是优质的可再生能源来源。近年来,纳米技术和热功转换重新推动了纳米器件的研究,如热电整流器、热晶体管等。量子热电输运有助于我们探测微纳尺度下粒子输运的性质,帮助寻找高热导的材料以开发全新的散热器件。本文首先讨论描述各种介观或者纳米系统中的稳态输运性质和纳米尺度下热-功转换的基本问题,并详细介绍了量子热机和热电器件的理论和实验进展。而在计算模型和方法上,主要利用Landauer-Buttiker公式及平衡和非平衡格林函数理论,研究多自由度介观系统的非平衡统计、输运等,将非平衡统计物理、开放量子系统和量子光学有机融合起来,并与最新的实验进展相互结合。具体内容如下:一、热电合作效应可以提高量子三端口量子热机的能量效率和功率。通过考虑量子点的弹性隧穿,我们研究了三端量子热机的效率和功率,在三端几何结构的推动下,三端量子热机可以同时在两个通道中产生电流的同时,只有一个热电流被利用。这两个通道中的电流可以根据他们的信号以相消或者相干的方式叠加。电流之间的相干叠加提高了热机的效率和功率,我们将这种相干增强称之为合作效应,此种理论在三端口系统的能量获取具有普适性。二、建立了具有两个独立输出电流和一个输入热电流的三端口量子热机的最佳效率和功率理论。首先我们推导出破缺时间反演对称性下具有多个输出电流的三端量子热机的最大效率、功率以及它们之间的权衡关系。利用此公式,我们计算了基于各种物理参数下的量子点三端口热机的最大效率和功率。通过具体的数值计算结果,我们发现采用两个输出电流的装置超越了传统的只有一个输出电流的量子热机,可以大幅度地扩大量子热机的参数范围,进一步提高效率和功率,从而为实现高性能热电器件提供了有效的途径。三、三端量子点电路量子电动力学系统作为热电二极管和晶体管。基于量子点电路量子电动力学系统中的最新突破,从量子光学器件的角度出发,实现了在热电装置领域的应用。使用Keldysh非平衡格林函数方法证明了腔耦合双量子点系统可以作为优良的量子热电二极管和晶体管。基于精确极化子变换的二阶微扰方法,我们发现热电输运性质对电子-光子相互作用的依赖性超出了传统二阶微扰理论的预测。我们证明了放置在有限偏置电压下与超导腔量子电动力学结构集成的量子点系统,由于强光-物质相互作用导致了显着的电整流和Peltier整流效应。由于光子辅助的非弹性输运,我们进一步发现了在线性响应区域内的热晶体管效应,这为量子热电器件开辟了一个前沿领域。四、在量子点电路量子电动力学系统中实现光子增益。利用Keldysh非平衡格林函数方法,我们研究了耦合到量子点系统的非平衡微波光子腔的光子和电子特性,证明了在线性响应区域,双量子点系统可以作为微腔光子的增益媒介,通过对谱函数、传输函数和相位响应的计算,发现电子-声子和电子-电子相互作用可以提高光子增益,并近一步阐明了这种效应是实现光子源量子器件的关键,为实现光子传输和放大提供了具体的方向。最后我们总结了本论文的研究工作,并简要讨论了下一步的工作方向。
马洪鑫[8]（2020）在《金属纳米材料电化学性能尺寸效应的理论研究》文中认为与块体材料相比,纳米材料具有独特的纳米效应,在微电子、生物医学、能源环境、催化电池、腐蚀防护等领域具有广泛应用前景和重要价值。随着尺寸的减小,纳米材料的物理化学性能表现出明显的尺寸效应。纳米材料的电化学过程随着材料尺寸的变化而变化,经典的Butler-Volmer方程不再适用。为了更好的理解、描述、预测金属纳米材料表面的电化学行为,本文根据热力学平衡理论,结合Young-Laplace方程、capillary方程和Gibbs-Duhem方程,分析了金属纳米薄膜、金属纳米颗粒以及二元合金固溶体纳米颗粒和纳米多晶材料中应力分布和溶质原子分布的尺寸效应,及其对纳米结构材料表面电化学性能的影响,将经典的Butler-Volmer方程拓展到了纳米材料尺度,得到了金属纳米材料电化学性能尺寸效应的热力学模型。并结合分子动力学模拟对Au、Pt、Ni、Cu和Fe纯金属纳米薄膜和纳米颗粒,以及CuZn二元固溶体纳米颗粒和纳米多晶材料的尺寸效应进行了数值计算。主要结果有:（1）根据热力学平衡理论,结合Young-Laplace方程、capillary方程和Gibbs-Duhem方程得到了平衡态下纯金属纳米材料（纳米薄膜和纳米颗粒）电化学性能尺寸效应的热力学模型,给出了纳米材料的尺寸（薄膜厚度或纳米颗粒半径）、表面应力和电化学性能参量的关系的数学表达式;结合分子动力学模拟,对Au、Pt、Ni、Cu和Fe纳米材料电化学性能的尺寸效应进行了数值研究,发现随着纳米材料尺寸的减小,热力学弛豫程度和初始应变量不断增大,内部应力逐渐增大,表面应力显着减小,表面电极反应的阳极电流密度减小,平衡电位增大。（2）根据热力学平衡理论,结合capillary方程与Gibbs-Duhem方程得到了平衡态下二元合金固溶体纳米颗粒电化学性能尺寸效应的热力学模型,给出了二元固溶体纳米颗粒的尺寸、应力分布、溶质偏析和电化学性能参量的关系。并对CuZn固溶体纳米颗粒的应力分布、溶质偏析和电化学性能的尺寸效应进行了数值研究,发现随着固溶体纳米颗粒尺寸的减小,热力学弛豫程度和初始应变量不断增大,颗粒内部应力逐渐增大,表面应力显着减小,溶质原子Zn的表面偏析程度增大,表面的阳极电流密度减小,平衡电位增大。随着CuZn固溶体纳米颗粒表观Zn浓度的增加,平衡电位降低,而表面阳极电流密度和组分间的平衡电位之差增大,Zn原子的选择性腐蚀倾向增强,当表观Zn浓度大于15%时,CuZn固溶体纳米颗粒表面的溶质原子Zn比纯Zn块体材料的活性更高,更容易被氧化溶解。（3）根据热力学平衡理论,结合capillary方程和Gibbs-Duhem方程分析了平衡态下二元固溶体纳米多晶材料中晶粒内和晶界处的应力分布和溶质浓度分布的尺寸效应,及其对二元固溶体纳米多晶材料表面电化学反应动力学参量的影响,得到了表面同时存在晶界和晶粒两个相时相间电偶腐蚀与组分选择性腐蚀共同作用下电化学性能参量尺寸效应的热力学模型。并对CuZn固溶体纳米多晶材料进行了数值研究,发现随着晶粒尺寸的减小,晶粒内部应力逐渐增大,晶界应力显着减小,溶质原子Zn的晶界偏析程度增大,表面电极反应的阳极电流密度减小,平衡电位增大。随着CuZn固溶体纳米晶材料表观Zn浓度的增加,其平衡电位降低,阳极电流密度增大,表面组分间的最大平衡电位之差增大,晶界中的Zn原子作为表面阳极相中的阳极氧化元素优先氧化溶解的倾向增强,当表观Zn浓度大于20%时,CuZn固溶体纳米晶材料表面层中的溶质原子Zn 比纯Zn块体材料的活性更高,更容易被氧化溶解。
张珂皓[9]（2020）在《掺硼金刚石复合电极材料的制备及性能研究》文中研究说明本文以高温高压工艺生产的掺硼金刚石（Boron-doped Diamond,BDD）粉体为原料,分别选择由Al粉,B粉和C粉按照3:1:3摩尔比混合的Al-B-C体系烧结助剂以及Ti和C粉按照1:1摩尔比混合的Ti C烧结助剂与BDD微粉混合,采用高温高压工艺结合烧结助剂的原位反应制备出致密的Al3BC3/BDD复合材料和Ti C/BDD复合材料。通过研究原料配方、烧结工艺对所制备的复合材料的物相组成、显微结构、电学和电化学性能的影响,为制备出化学稳定性强、电学性能和电化学性能优异的复合电极材料提供技术支持。同时用所制备的BDD复合材料作为阳极材料,利用电化学氧化技术进行了模拟废水降解实验,探究了两类BDD电极最佳的污水处理工艺参数。以所制备的BDD复合材料作为电极材料,自主设计并制造出灵活简便易操作的污水处理装置,测试了其污水处理的功能,为BDD电极的大范围推广应用打下基础。具体研究结果如下:（1）分别将5 wt.%～15 wt.%的Al-B-C体系烧结助剂与BDD微粉混合,采用六面顶压机在1450 oC烧结温度、保温300 s、烧结压力为5.5 GPa的条件下制备出致密的Al3BC3/BDD复合材料。烧结助剂在烧结过程中发生原位反应生成Al3BC3和Al4C相,可以促进BDD的致密化。含有10 wt.%烧结助剂的Al3BC3/BDD复合材料有最低的电阻率(4.40×10-4Ω·m)和最高的空穴浓度(4.55×1023 m-3)。该电极在0.1 mol/L H2SO4、0.1 mol/L Na2SO4和0.1 mol/L Na OH电解质中的电化学势窗分别为1.9 V,2.9 V和2.3 V;而且该复合电极的电子传递系数接近0.5,说明其具有良好的可逆性。（2）分别将10 wt.%～30 wt.%的Ti C烧结助剂与BDD微粉混合,采用六面顶压机在1600℃烧结温度保温300 s、烧结压力为5.5 GPa的条件下制备出致密的Ti C/BDD复合材料。含有30 wt.%烧结助剂的Ti C/BDD复合材料具有最佳的电学和电化学性能,其电阻率为2.44×10-4Ω·m,空穴浓度为5.17×1025m-3,霍尔迁移率为7.30×10-4 m2/v·s,在0.1 mol/L H2SO4、0.1 mol/L Na2SO4和0.1 mol/L Na OH电解质中的电化学势窗分别为3.63 V,2.83 V和1.91 V。同时由循环伏安法对其进行电化学表征,发现其具有较好的可逆性和电催化活性。（3）分别选择Al3BC3/BDD复合电极和Ti C/BDD复合电极作为阳极材料对亚甲基蓝模拟染料废水进行电化学氧化降解实验,分析不同电解质、电解质p H、电流密度等因素对复合电极处理效率的影响。结果表明,在碱性条件下,以3 g/L的Na Cl为支撑电解质,电流密度设定为80 m A/cm2,可以使Al3BC3/BDD复合电极具有最高的处理效率,在120 min时间内将亚甲基蓝完全降解。以3 g/L的Na Cl为支撑电解质,电流密度设定为60 m A/cm2,可以使Ti C/BDD复合电极具有最高的处理效率,在90 min时间内将亚甲基蓝完全降解。（4）设计并组装以BDD复合材料为电极的污水处理装置,装置装载有供电单元、避障模块、蓝牙模块、电量监测器、GPS模块、电极模块和动力模块,可实现自动避障、GPS定位、电量监控、远程控制和最重要的水体净化等功能。同时,使用安装不同核心电极的装置处理5 L化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）为5350 mg/L工业废水,Al3BC3/BDD复合电极和Ti C/BDD复合电极在可将其在360 min内分别降解95.1%和99.6%。
马玉祥[10]（2020）在《掺硼金刚石膜材料的修饰及应用研究》文中认为电化学氧化法处理污水,方法简单,无二次污染,在污水处理方面具有极大的应用前景。掺硼金刚石（Boron-Doped Diamond,BDD）由于其耐腐蚀、化学性质稳定、电化学势窗宽、析氧电位高、背景电流低和可逆性能好等特点,在电化学氧化领域具有很大的应用潜力。但是BDD电极的催化效率低和成本高昂限制了其大规模应用,为了降低BDD的成本,提高催化效率,需要寻找与之匹配的修饰材料,以提高其电化学性能。本文选择TiO2修饰BDD薄膜电极材料,首先研究了电泳多次沉积法在BDD上沉积TiO2,以改善形貌,提升性能;并设计了TiO2/BDD为电极的电化学氧化装置,研究了其最佳羟基自由基（·OH）生成速率的条件;其次借鉴光催化Z型机制,设计了TiO2/Au/BDD复合电极材料,并研究了Au含量对TiO2/Au/BDD性能的影响;最后设计了针对垃圾滤液处理的电絮凝电化学氧化装置,以TiO2/Au/BDD为电化学氧化电极,钢板为絮凝电极,研究了该装置对垃圾滤液的处理效果。主要的研究结果如下:（1）BDD电极在被TiO2修饰后,电化学势窗有一定宽化,有利于电化学氧化反应。本文选择的在40 V直流电压下沉积TiO2 3次（每次沉积60 s）的条件下所制备的TiO2/BDD复合电极材料具有最佳的表面形貌、电学和电化学性能,其霍尔迁移率达到213 cm2/V·s,与修饰前的BDD电极材料相比较,提高了3.5倍;在酸性、碱性和中性环境下其电化学势窗分别为4.3 V、4.6 V、4.6 V,均比修饰前的BDD电极宽,氧化还原峰面积最大,比BDD的氧化还原性更强。（2）以TiO2/BDD电极为核心设计了一套絮凝-电化学氧化处理污水装置。不同配比的絮凝剂对模拟污水处理效果有明显影响,PAM=6 mg/L,PAFC=500mg/L时对模拟污水的处理效果最佳;电化学氧化装置·OH产量与Na2SO4浓度、p H值、电流密度有关,Na2SO4浓度为0.1 mol/L,p H=9,电流密度为100 m A/cm2时,装置·OH产量最高。（3）通过构建Z-scheme TiO2/Au/BDD系统,研究分析了电极TiO2/Au/BDD相对BDD、TiO2/BDD电极的性能变化,实验表明TiO2/Au/BDD三明治型三层复合结构电极具有较好的电化学性能,Au的加入有利于提高电极的性能,但需要适量,过多的Au反而会使电极电化学势窗变窄、氧化还原性下降。模拟污水降解试验表明,TiO2/Au/BDD电极具有很好的光电协同催化作用,有利于污水降解。（4）针对垃圾滤液成分复杂、不溶物较多等特点,设计并制作了适于垃圾滤液处理的电絮凝-电化学氧化处理污水装置。实验表明,电絮凝可有效降低垃圾滤液的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）值,结合电化学氧化装置,两者在90 min内可使垃圾滤液的COD值下降46.61%,为TiO2/Au/BDD电极实际应用于污水处理积累了经验。
二、关于电化学势问题的讨论（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、关于电化学势问题的讨论（论文提纲范文）
（1）掺硼金刚石薄膜电极表面修饰及其盐度传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 海水盐度检测概述 |
| 1.2.1 海水盐度的定义及发展 |
| 1.2.2 海水盐度测量方法概述 |
| 1.3 电导法测量海水盐度的基本原理 |
| 1.3.1 基本概念及计算公式 |
| 1.3.2 测量原理 |
| 1.4 电导电极概述 |
| 1.4.1 电极极化的定义 |
| 1.4.2 常用的电导电极 |
| 1.5 掺硼金刚石薄膜电极 |
| 1.5.1 掺硼金刚石薄膜电极的结构及性能 |
| 1.5.2 掺硼金刚石薄膜电极的电化学特性 |
| 1.5.3 掺硼金刚石薄膜电极在电化学领域的应用 |
| 1.6 本论文的选题目的、意义和内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 实验设备 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.3 实验试剂和材料 |
| 第3章 纳米掺硼金刚石薄膜电极制备及盐度传感研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 制备纳米掺硼金刚石薄膜电极 |
| 3.2.2 电化学行为测试表征 |
| 3.2.3 海水盐度传感性能评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 纳米掺硼金刚石薄膜电极的材料表征 |
| 3.3.2 纳米掺硼金刚石薄膜电极的电化学行为分析 |
| 3.3.3 纳米掺硼金刚石薄膜电极的海水盐度传感性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 表面终端修饰掺硼金刚石薄膜电极盐度传感研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 制备氢、氧终端修饰掺硼金刚石薄膜电极 |
| 4.2.2 电化学行为测试表征 |
| 4.2.3 海水盐度传感性能评价 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 氢、氧终端修饰掺硼金刚石薄膜电极的材料表征 |
| 4.3.2 氢、氧终端修饰掺硼金刚石薄膜电极的电化学行为分析 |
| 4.3.3 氢、氧终端修饰掺硼金刚石薄膜电极的盐度传感性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 金纳米颗粒修饰纳米掺硼金刚石薄膜电极盐度传感研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 制备金纳米颗粒修饰纳米掺硼金刚石薄膜电极 |
| 5.2.2 电化学行为测试表征 |
| 5.2.3 海水盐度传感性能评价 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 退火温度对BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极性能的影响 |
| 5.3.2 退火时间对BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极性能的影响 |
| 5.3.3 镀层厚度对BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极性能的影响 |
| 5.3.4 BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极海水盐度传感稳定性研究 |
| 5.3.5 BDD-RIE/AuNPs复合薄膜电极的实际海水盐度检测 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要结论 |
| 6.2 论文的主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 作者简介 |
（3）基于锗纳米线量子点的空穴自旋及其复合结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 半导体量子点 |
| 1.2 量子点中的空穴自旋 |
| 1.2.1 泡利自旋阻塞 |
| 1.2.2 自旋轨道耦合 |
| 1.2.3 电偶极自旋共振 |
| 1.3 锗空穴体系 |
| 1.3.1 锗材料简介 |
| 1.3.2 锗量子器件 |
| 1.3.3 自旋量子比特 |
| 1.4 双量子点与腔量子电动力学 |
| 1.4.1 双量子点与微波腔耦合 |
| 1.4.2 电荷-光子相互作用 |
| 1.4.3 自旋-光子相互作用 |
| 1.5 论文结构 |
| 参考文献 |
| 第2章 样品制备与性质表征 |
| 2.1 棚顶型锗纳米线 |
| 2.2 微纳加工技术以及常用仪器介绍 |
| 2.3 量子点的制备工艺 |
| 2.3.1 样品标记及外围电极制备 |
| 2.3.2 定位拍照 |
| 2.3.3 源漏电极制备 |
| 2.3.4 顶层栅极制备 |
| 2.4 量子点的性质表征 |
| 2.4.1 低温测量平台 |
| 2.4.2 低温测量(4.2K) |
| 2.5 锗纳米线的迁移率 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 锗纳米线双量子点中的空穴自旋 |
| 3.1 锗纳米线双量子点 |
| 3.1.1 双量子点样品结构 |
| 3.1.2 双量子点的电荷稳定性相图 |
| 3.2 自旋阻塞与g因子的测量 |
| 3.3 锗纳米线双量子点中的自旋轨道耦合 |
| 3.3.1 自旋阻塞的解除 |
| 3.3.2 自旋轨道耦合长度的评估 |
| 3.4 电偶极自旋共振 |
| 3.5 多种模式下电偶极自旋共振谱线的测量 |
| 3.5.1 不同S-T态能级间的共振隧穿 |
| 3.5.2 理论模型 |
| 3.6 锗空穴单比特的测量 |
| 3.6.1 相干自旋振荡 |
| 3.6.2 退相干时间的提取 |
| 3.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 锗纳米线双量子点与超导微波腔的偶极耦合 |
| 4.1 器件结构与实验装置 |
| 4.2 微波腔对双量子点信号的读取 |
| 4.2.1 微波腔幅值和相位的变化 |
| 4.2.2 微波腔对空穴输运的探测 |
| 4.3 双量子点与微波腔耦合 |
| 4.3.1 Jaynes-Cummings模型 |
| 4.3.2 测量结果 |
| 4.4 空穴自旋-光子耦合强度的评估 |
| 4.5 隧穿率和比特的退相干率的研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 定位型锗纳米线量子点的可扩展耦合 |
| 5.1 样品结构与实验装置 |
| 5.2 样品性质的表征 |
| 5.3 电荷感应器对双量子点电荷态的读取 |
| 5.4 双量子点隧穿耦合的调节 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 6.2.1 空穴自旋两比特 |
| 6.2.2 微波腔对空穴自旋态的读取 |
| 6.2.3 自旋-光子强耦合的实现 |
| 6.2.4 定位型锗纳米线量子点阵列的探索 |
| 参考文献 |
| 附录 样品制备工艺流程 |
| A 锗纳米线双量子点与腔的复合器件 |
| B 定位型锗纳米线双量子点与电荷感应器的复合器件 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）MoX2（X=S,O）析氢反应的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 析氢反应 |
| 1.2 二硫化钼 |
| 1.3 二氧化钼 |
| 1.4 目前存在的问题与本文研究内容 |
| 2 研究方法 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.2 功函数计算 |
| 2.3 界面热力学计算 |
| 2.4 范德华泛函 |
| 2.5 爬坡弹性带方法 |
| 2.6 电荷外推方法 |
| 2.7 零点能和熵 |
| 2.8 其他计算方法 |
| 3 单层 1T'相 MoS_2基面析氢反应动力学机理研究 |
| 3.1 1T'-MoS_2/H_2O界面模型 |
| 3.2 自由能与Pourbaix相图 |
| 3.3 Volmer反应 |
| 3.4 Tafel反应 |
| 3.5 Heyrovsky反应 |
| 3.6 单层1T'-MoS_2的HER动力学机理 |
| 3.7 小结 |
| 4 单层MoS_2硫空位处(MoS_2-VS)析氢反应动力学机理研究 |
| 4.1 MoS_2-VS/H_2O界面模型 |
| 4.2 Pourbaix相图 |
| 4.3 水劈裂反应及氢吸附过程 |
| 4.4 氢的退吸附过程 |
| 4.5 单层MoS_2-VS的 HER动力学机理 |
| 4.6 小结 |
| 5 Ni掺杂对MoO_2析氢反应的影响 |
| 5.1 Ni掺杂的MoO_2结构模型 |
| 5.2 Ni掺杂对MoO_2析氢活性的影响 |
| 5.3 Ni掺杂对MoO_2表面电荷密度的影响 |
| 5.4 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士研究生期间发表的论文 |
| 攻读硕士研究生期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（5）金刚石/石墨复合纳米薄膜制备及电化学传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 重金属和葡萄糖分析技术 |
| 1.2.1 分析化学基础 |
| 1.2.2 重金属分析研究现状 |
| 1.2.3 葡萄糖分析研究现状 |
| 1.3 金刚石/石墨复合纳米薄膜 |
| 1.3.1 金刚石/石墨纳米线复合薄膜 |
| 1.3.2 金刚石/石墨纳米片复合薄膜 |
| 1.3.3 金刚石/碳纳米墙复合薄膜 |
| 1.4 本文选题目的、意义和内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 实验设备 |
| 2.2 测试表征方法 |
| 2.3 实验试剂和材料 |
| 第3章 金刚石/石墨纳米片复合薄膜生长研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 制备金刚石/石墨纳米片复合薄膜 |
| 3.2.2 化学法处理金刚石/石墨纳米片复合薄膜 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 金刚石/石墨纳米片薄膜材料表征 |
| 3.3.2 金刚石/石墨纳米片薄膜制备条件分析 |
| 3.3.3 金刚石/石墨纳米片薄膜生长过程分析 |
| 3.3.4 金刚石/石墨纳米片薄膜生长微观分析 |
| 3.3.5 金刚石/石墨纳米片薄膜生长机制讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 金刚石/石墨纳米片薄膜电化学性质调控及其检测重金属离子 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 制备金刚石/石墨纳米片复合薄膜 |
| 4.2.2 电化学行为测试表征 |
| 4.2.3 重金属离子检测 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 金刚石/石墨纳米片薄膜材料表征 |
| 4.3.2 金刚石/石墨纳米片薄膜电化学性质表征 |
| 4.3.3 金刚石/石墨纳米片薄膜结构与电化学性质关系 |
| 4.3.4 重金属离子检测实验参数优化 |
| 4.3.5 单独检测Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ) |
| 4.3.6 同时检测Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ) |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 金刚石/碳纳米墙复合薄膜生长研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 制备金刚石/碳纳米墙复合薄膜 |
| 5.2.2 实验参数调变与控制制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 金刚石/碳纳米墙薄膜材料表征 |
| 5.3.2 金刚石/碳纳米墙薄膜制备条件分析 |
| 5.3.3 金刚石/碳纳米墙薄膜生长过程分析 |
| 5.3.4 金刚石/碳纳米墙薄膜生长机制讨论 |
| 5.3.5 金刚石/碳纳米墙薄膜控制制备 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 构建金刚石/碳纳米墙基葡萄糖传感器 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 制备金刚石/碳纳米墙负载CuO电极 |
| 6.2.2 电化学方法检测葡萄糖 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 构建金刚石/碳纳米墙负载CuO电极 |
| 6.3.2 电催化氧化葡萄糖行为研究 |
| 6.3.3 检测葡萄糖实验条件优化 |
| 6.3.4 检测葡萄糖性能评价 |
| 6.3.5 检测人体血清中葡萄糖 |
| 6.3.6 电极结构与性能关系 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 处理转化金刚石/碳纳米墙构筑多孔金刚石纳米结构 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 制备金刚石/碳纳米墙支撑金刚石的分层结构 |
| 7.2.2 控制制备多孔金刚石纳米结构 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 分层结构材料表征 |
| 7.3.2 氢等离子体处理转化机制分析 |
| 7.3.3 控制制备多孔金刚石纳米结构 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 全文总结与展望 |
| 8.1 论文的主要结论 |
| 8.2 论文的主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
| 作者简介 |
（6）基于slot结构的硅基参量放大研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文主要的研究工作及章节安排 |
| 第二章 硅基参量放大的理论研究 |
| 2.1 硅基波导中光传输的理论模型 |
| 2.2 四波混频过程 |
| 2.3 数值计算方法及光参量放大的数值解模型 |
| 2.3.1 四阶龙格库塔方法 |
| 2.3.2 分布傅里叶法(Split-step Fourier-method,SSFM) |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于slot结构硅基波导色散调控的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 色散调控的意义 |
| 3.3 slot结构硅基波导的色散特性的影响因素 |
| 3.3.1 几何参数对于色散特性的影响 |
| 3.3.2 材料对于色散特性的影响 |
| 3.4 基于slab/slot结构波导的色散处理 |
| 3.5 基于石墨烯材料slot结构波导的色散调节 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于单泵浦非简并参量放大过程的中红外波长转换 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 波导结构 |
| 4.3 单泵浦非简并FWM的波长变换 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于双泵浦简并参量放大过程的DPSK信号再生 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于双泵浦信号简并FWM过程的PSA |
| 5.3 波导结构 |
| 5.4 模拟结果及讨论 |
| 5.4.1 PSA过程信号光的增益和相位变化 |
| 5.4.2 信号的相位再生性能研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录: 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）三端口量子点系统热电输运（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 纳米尺度下热-功转换的基本问题 |
| 1.1.1 量子点简介 |
| 1.1.2 传统热电材料和量子热电材料之间的比较 |
| 1.1.3 Peltier效应和Seebeck效应 |
| 1.1.4 量子热电输运的实验进展 |
| 1.2 稳态量子热机 |
| 1.2.1 量子热机简介 |
| 1.2.2 线性响应和Onsager互易关系 |
| 1.2.3 热电品质因数 |
| 1.2.4 最大功率处效率 |
| 1.2.5 功率效率之间关系 |
| 1.2.6 破缺时间反演对称性下的系统 |
| 1.3 论文研究内容和章节安排 |
| 本章参考文献 |
| 第二章 计算模型和方法 |
| 2.1 Landauer-Buttiker公式 |
| 2.1.1 单通道输运情况 |
| 2.1.2 多通道输运情况 |
| 2.1.3 电流的计算 |
| 2.2 格林函数理论 |
| 2.2.1 二次量子化 |
| 2.2.2 格林函数 |
| 2.2.3 涨落-耗散定理 |
| 2.2.4 格林函数的微扰展开 |
| 2.3 非平衡格林函数方法计算介观半导体中的输运性质 |
| 2.3.1 介观隧穿结构中的非平衡结构 |
| 2.3.2 哈密顿量 |
| 2.3.3 电流的一般表达式 |
| 2.4 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第三章 单量子点三端口弹性输运中的热电合作效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 量子三端热机的线性响应系数 |
| 3.3 热电合作效应:一种几何解释 |
| 3.4 各种结构下的热电合作效应 |
| 3.5 本章小结 |
| 本章参考文献 |
| 第四章 具有双输出电流的三端口量子热机的最佳效率和功率 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型和框架 |
| 4.3 破缺时间反演对称性系统的最大效率和功率 |
| 4.4 效率和功率的上边界 |
| 4.5 非相互作用量子点系统的线性响应系数 |
| 4.6 本章小结 |
| 4.7 展望:和实验相结合的可能性 |
| 本章参考文献 |
| 第五章 量子点电路量子电动力学热电二极管和晶体管 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三端口双量子点量子电动力学模型 |
| 5.3 热电整流效应 |
| 5.4 热三极管效应 |
| 5.5 本章小结 |
| 5.6 附录 |
| 5.6.1 附录A:非微扰量子点格林函数的计算 |
| 5.6.2 附录B:包含量子点-电极耦合输运的非微扰理论:非弹性和弹性输运电流、热流的计算 |
| 本章参考文献 |
| 第六章 量子点电路量子电动力学系统的光子增益 |
| 6.0 引言 |
| 6.1 三端口双量子点量子电动力学模型 |
| 6.2 非微扰杂化量子点格林函数 |
| 6.3 光子透射系数 |
| 6.3.1 光子自能 |
| 6.3.2 相位光谱:透射和相位 |
| 6.4 结果和讨论 |
| 6.4.1 光子增益和相位vs光子频率 |
| 6.4.2 光子增益和相位在重整化光子频率下的变化 |
| 6.4.3 光子耗散的作用 |
| 6.5 本章小结 |
| 6.6 展望:在实验上实现的可能性 |
| 6.7 附录 |
| 6.7.1 附录A:微波腔透射系数的推导---输入输出理论 |
| 6.7.2 附录B:光子自能的推导 |
| 本章参考文献 |
| 结论和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）金属纳米材料电化学性能尺寸效应的理论研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 纳米材料 |
| 2.2 纳米材料的尺寸效应 |
| 2.2.1 纳米材料机械应力的尺寸效应 |
| 2.2.2 纳米材料溶质分布及溶解度的尺寸效应 |
| 2.2.3 纳米材料腐蚀及电化学性能的尺寸效应 |
| 2.3 分子动力学模拟 |
| 2.3.1 基本原理 |
| 2.3.2 原子间相互作用的势函数 |
| 2.3.3 统计系综 |
| 2.4 研究目的、意义及创新点 |
| 3 纯金属纳米薄膜电化学性能尺寸效应研究 |
| 3.1 金属纳米薄膜应力应变的尺寸效应 |
| 3.1.1 金属纳米薄膜的物理模型 |
| 3.1.2 金属纳米薄膜应力应变的热力学推导 |
| 3.2 金属纳米薄膜电化学性能尺寸效应的热力学推导 |
| 3.3 金属纳米薄膜电化学性能尺寸效应的数值模拟 |
| 3.3.1 金属纳米薄膜本征弹性参数的分子动力学模拟 |
| 3.3.2 金属纳米薄膜表面应力的尺寸效应 |
| 3.3.3 金属纳米薄膜电化学性能的尺寸效应 |
| 3.4 小结 |
| 4 纯金属纳米颗粒电化学性能尺寸效应研究 |
| 4.1 金属纳米颗粒应力应变的尺寸效应 |
| 4.1.1 金属纳米颗粒的物理模型 |
| 4.1.2 金属纳米颗粒应力应变的热力学推导 |
| 4.2 金属纳米颗粒电化学性能尺寸效应的热力学推导 |
| 4.3 金属纳米颗粒电化学性能尺寸效应的数值模拟 |
| 4.3.1 金属体三轴杨氏模量的分子动力学模拟 |
| 4.3.2 金属纳米颗粒应力应变的尺寸效应 |
| 4.3.3 金属纳米颗粒电化学性能的尺寸效应 |
| 4.4 小结 |
| 5 二元固溶体纳米颗粒电化学性能尺寸效应研究 |
| 5.1 二元固溶体纳米颗粒应力应变和溶质浓度分布的尺寸效应 |
| 5.1.1 二元固溶体纳米颗粒应力应变的尺寸效应 |
| 5.1.2 二元固溶体纳米颗粒溶质浓度分布的尺寸效应 |
| 5.2 二元固溶体纳米颗粒电化学性能尺寸效应的热力学推导 |
| 5.3 二元固溶体纳米颗粒电化学性能尺寸效应的数值计算 |
| 5.3.1 CuZn二元固溶体纳米颗粒应力应变的尺寸效应 |
| 5.3.2 CuZn二元固溶体纳米颗粒溶质浓度分布的尺寸效应 |
| 5.3.3 CuZn二元固溶体纳米颗粒电化学性能的尺寸效应 |
| 5.4 小结 |
| 6 二元固溶体纳米晶材料电化学性能尺寸效应研究 |
| 6.1 二元固溶体纳米晶材料应力应变和溶质浓度分布的尺寸效应 |
| 6.1.1 二元固溶体纳米晶材料应力应变的尺寸效应 |
| 6.1.2 二元固溶体纳米晶材料溶质浓度分布的尺寸效应 |
| 6.2 二元固溶体纳米晶材料电化学性能尺寸效应的热力学推导 |
| 6.3 二元固溶体纳米晶材料电化学性能尺寸效应的数值计算 |
| 6.3.1 CuZn二元固溶体纳米晶材料应力应变的尺寸效应 |
| 6.3.2 CuZn二元固溶体纳米晶材料溶质浓度分布的尺寸效应 |
| 6.3.3 CuZn二元固溶体纳米晶材料电化学性能的尺寸效应 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 合金掺杂设计抑制氢渗透表面的第一性原理研究 |
| a) 概述 |
| b) 氢与金属表面的交互作用 |
| ⅰ. 氢在金属表面的吸附 |
| ⅱ. 氢在金属表面的扩散 |
| ⅲ. 合金掺杂对氢吸附和扩散的影响 |
| c) 第一性原理计算简介 |
| ⅰ. Hartree-Fock方程 |
| ⅱ. 密度泛函理论 |
| ⅲ. 交换关联泛函 |
| ⅳ. 赝势平面波方法 |
| d) H在金属表面的吸附、吸收和渗透过程的理论表示 |
| ⅰ. H原子在金属中的吸附和溶解能 |
| ⅱ. H原子在金属表面吸附的覆盖率 |
| ⅲ. H的表面渗透速率常数 |
| e) 第一性原理计算方法及设置 |
| f) H在金属表面的吸附和渗透过程以及表面合金掺杂的影响 |
| ⅰ. H在纯Fe表面的吸附和渗透过程 |
| ⅱ. 表面合金掺杂对H吸附的影响 |
| ⅲ. 表面合金掺杂对H渗透过程的影响 |
| g) 结论 |
| 附录B 零点能以及零点能对计算结果的影响 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）掺硼金刚石复合电极材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 高级氧化技术研究现状 |
| 1.2.1 Fenton氧化法 |
| 1.2.2 超声氧化法 |
| 1.2.3 臭氧氧化法 |
| 1.2.4 湿式氧化法 |
| 1.2.5 光催化氧化法 |
| 1.2.6 电化学氧化法 |
| 1.3 用于电化学氧化技术的电极材料的研究现状 |
| 1.3.1 碳素电极 |
| 1.3.2 金属电极 |
| 1.3.3 金属氧化物电极 |
| 1.3.4 掺硼金刚石电极 |
| 1.4 BDD的晶型结构与性质 |
| 1.4.1 掺硼金刚石的晶体结构 |
| 1.4.2 掺硼金刚石的性质 |
| 1.5 掺硼金刚石复合材料的研究现状 |
| 1.5.1 掺硼金刚石的制备方法 |
| 1.5.2 BDD复合材料烧结助剂的选择 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 创新与特色 |
| 2 实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 复合电极的组装 |
| 2.4 表征方法 |
| 2.4.1 X射线衍射仪 |
| 2.4.2 显微拉曼光谱仪 |
| 2.4.3 光学显微镜 |
| 2.4.4 激光粒度仪 |
| 2.4.5 扫描电子显微镜 |
| 2.4.6 霍尔效应测量系统 |
| 2.4.7 电化学工作站 |
| 2.5 污水处理实验 |
| 2.5.1 实验原料 |
| 2.5.2 实验设备 |
| 2.5.3 实验设计 |
| 2.5.4 污水处理效果的评价手段 |
| 3 Al_3BC_3/BDD复合材料的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 BDD微粉性能分析 |
| 3.3.2 物相组成分析 |
| 3.3.3 形貌与结构分析 |
| 3.3.4 电学性能表征 |
| 3.3.5 电化学性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 Ti C/BDD复合材料的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物相组成分析 |
| 4.3.2 形貌与结构分析 |
| 4.3.3 电学性能表征 |
| 4.3.4 电化学性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 BDD复合电极电化学氧化有机废水的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Al_3BC_3/BDD复合电极处理有机废水 |
| 5.2.1 实验部分 |
| 5.2.2 结果与讨论 |
| 5.3 Ti C/BDD复合电极处理有机废水 |
| 5.3.1 实验部分 |
| 5.3.2 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 BDD复合材料的工业化应用研究 |
| 6.1 BDD污水处理设备的设计意义及设计思路 |
| 6.2 BDD电极污水处理装置的组装与结构 |
| 6.3 装置可实现功能 |
| 6.4 装置污水处理效果 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 本文主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 硕士期间取得的主要成绩 |
| 致谢 |
（10）掺硼金刚石膜材料的修饰及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 BDD薄膜的研究现状 |
| 1.2.1 BDD的结构 |
| 1.2.2 BDD薄膜的制备现状 |
| 1.2.3 BDD薄膜的性质及催化原理 |
| 1.3 BDD薄膜的修饰 |
| 1.3.1 BDD薄膜的修饰原理 |
| 1.3.2 BDD薄膜的常用修饰材料及方法 |
| 1.4 TiO_2修饰BDD复合电极材料 |
| 1.4.1 TiO_2修饰BDD复合材料的催化氧化机理 |
| 1.4.2 TiO_2修饰BDD复合材料的研究现状 |
| 1.5 Z型机制催化材料的研究 |
| 1.5.1 Z型机制材料催化原理 |
| 1.5.2 Z型机制材料研究现状 |
| 1.6 本课题的研究思路、内容及创新点 |
| 1.6.1 研究思路 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 创新与特色 |
| 2 TiO_2/BDD薄膜材料的制备及其电化学性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.2.3 样品制备 |
| 2.2.4 样品表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 物相分析 |
| 2.3.2 表观形貌分析 |
| 2.3.3 电学及电化学性能表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 TiO_2/BDD电化学氧化装置设计及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 实验设备 |
| 3.2.3 装置设计及组装 |
| 3.2.4 性能研究 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 絮凝剂配比对模拟污水的影响 |
| 3.3.2 RNO浓度与吸光度之间的关系 |
| 3.3.3 不同浓度Na_2SO_4下电化学氧化装置·OH生成规律 |
| 3.3.4 不同pH下电化学氧化装置·OH生成规律 |
| 3.3.5 不同电流密度下电化学氧化装置·OH生成规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 TiO_2/Au/BDD薄膜材料的制备及其电化学性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 实验设备 |
| 4.2.3 TiO_2/Au/BDD的制备 |
| 4.2.4 电极表征 |
| 4.2.5 模拟污水降解实验 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 电极的物相分析 |
| 4.3.2 电极形貌与元素分析 |
| 4.3.3 电学及电化学性能表征 |
| 4.3.4 模拟污水处理性能表征 |
| 4.3.5 TiO_2/Au/BDD电极的催化机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 TiO_2/Au/BDD在垃圾滤液处理中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 实验设备 |
| 5.2.3 装置设计及组装 |
| 5.2.4 性能表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 电絮凝装置不同电流处理垃圾滤液的效果 |
| 5.3.2 电絮凝装置处理垃圾滤液随时间变化效果 |
| 5.3.3 电化学氧化装置处理垃圾滤液随时间变化效果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 下一步展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 硕士期间取得的主要成绩 |
| 致谢 |
四、关于电化学势问题的讨论（论文参考文献）
- [1]掺硼金刚石薄膜电极表面修饰及其盐度传感研究[D]. 史丹. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]考虑空间电荷层效应的氧离子导体电解质内载流子传输特性[J]. 徐晗,张璐. 物理学报, 2021(06)
- [3]基于锗纳米线量子点的空穴自旋及其复合结构研究[D]. 徐刚. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]MoX2（X=S,O）析氢反应的第一性原理研究[D]. 陈诗琪. 暨南大学, 2020
- [5]金刚石/石墨复合纳米薄膜制备及电化学传感研究[D]. 翟朝峰. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]基于slot结构的硅基参量放大研究[D]. 李启庆. 北京邮电大学, 2020(05)
- [7]三端口量子点系统热电输运[D]. 陆金成. 苏州大学, 2020(06)
- [8]金属纳米材料电化学性能尺寸效应的理论研究[D]. 马洪鑫. 北京科技大学, 2020(01)
- [9]掺硼金刚石复合电极材料的制备及性能研究[D]. 张珂皓. 郑州大学, 2020(02)
- [10]掺硼金刚石膜材料的修饰及应用研究[D]. 马玉祥. 郑州大学, 2020(02)