铋基材料的发展综述总结

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铋基材料的发展综述总结

环境友好型铋基材料的制备及其性能研究

1 概述

能源危机和环境问题的日益加重已成为影响全人类可持续发展的重要问题。近年来,可再生与不可再生资源日益枯竭,使得人们不得不高度重视排放物、废弃物的妥善处理和循环再生,减少不可再生资源的消耗和环境的污染,同时寻求绿色环保、可持续发展的新能源就逐渐受到世界各国的广泛关注。

光催化实际上是光催化剂在某些波长光子能量的驱动下,体内的空穴电子对分离,后又引发了一系列氧化还原反应的过程。光催化氧化技术由于其具有环境友好,能有效去除环境中尤其是废水中的污染物,且能耗少,无二次污染等优点已被慢慢重视起来。

自1972 年Fujishima等[1]在《Nature》报道了TiO2在紫外光照射下可以催化水的分解后,半导体光催化剂一直是广大学者们研究的热点。光催化被认为是解决能源问题的关键有效方法之一,近年来受到广大研究者的不断探究。

为了充分利用太阳光,人们对光催化材料进行了众多研究:一方面是对TiO2半导体进行改性,另一方面是寻求新型的非TiO2半导体光催化材料。含铋光催化材料属于非TiO2半导体光催化材料中的一种,电子结构独特,价带由Bi-6s和O-2p轨道杂化而成。这种独特的结构使其在可见光范围内有较陡峭的吸收边,阴阳离子间的反键作用更有利于空穴的形成与流动,使得光催化反应更容易进行。

本文将对近年来含铋光催化剂的研究进展进行综述。

2 铋类光催化剂的制备

2.1铋氧化物光催化剂

铋氧化物是很重要的功能材料,在光电转化、医药制药材料等方面有着很广泛的运用。其中,纯相还具有折射率高、能量带隙低和电导率高的特点。

Bi 2O 3有单斜、四方、体立方和面立方四种结构,只有单斜结构室温下可稳定存在,其他结构在室温下均会转变成单斜结构。

化学沉积法、声化学方法、溶胶-凝胶法、微波加热法等都是制备纳米Bi 2O 3的方法。产品的形态也可根据方法不同而不同,如颗粒状、薄膜状、纤维状等。Wang 等[2] 利用沉积法合成钙铋酸盐(CaBi 6O 10/Bi 2O 3)复合光催化剂,在可见光下(波长大于420nm )降解亚甲基蓝,催化效果显著。反应过程见下图,CaBi 6O 10的导带边比Bi 2O 3更接近阴极,当CaBi 6O 10受到太阳光照射后,产生的光生电子迅速转移到Bi 2O 3的导带边上,Bi 2O 3的光生空穴转移到CaBi 6O 10的价带上,有效实现了光生电子-空穴对的分离,减少了复合率,光催化活性大大提高。

2.2 卤氧化铋光催化剂

卤氧化铋BiO X (X=Cl 、Br 、I )因其较高的稳定性和光催化活性受到研究者的关注,发现光催化活性明显高于P25,并且随着卤素原子序数的增加,卤氧化物BiO X (X=Cl 、Br 、I )的光催化活性逐渐增大,表2.1列出了卤氧化铋光催化剂几种典型制备方法[3-6]。

表2.1 卤氧化铋光催化剂的制备方法与形貌

BiO X (X=Cl 、Br 、I )的晶型为PbFCl 型,是一种高度各向异性的层状结构半导体,属于四方晶系[7]。以BiOCl 为例,Bi 3+周围的O 2?和Cl ?成反四方柱配位,Cl ?层为正方配位,其下一层为正方O 2?层,Cl ?层和O 2?层交错

BiOX

制备方法 形貌和尺寸 BiOCl

水解法 珠光皮状,粒度5~10μm BiOBr

水热合成法 球状颗粒,2~10μm

软模板法 200~300nm 的纳米颗粒 BiOI 快速放热固态复

分解法 粒径约为70nm 复合而成的微米层

45°,中间夹心为Bi3+层。通过计算[8]表明:BiOF为直接带隙半导体,其他为间接带隙半导体,价带分别由O-2p和X-np(此处对于F、Cl、Br、I,n 分别为2、3、4、5)占据,而导带主要由Bi-6p轨道贡献。这种结构使得X-np上的电子吸收光子之后,极容易被激发到Bi-6p上,实现空穴-电子对的分离,被分离的电子和空穴必须通过结构的一些空隙才能进行复合,复合率大大降低,因此光催化活性较高。

制备具有小粒径、大比表面积、高催化活性的纳米卤氧化铋颗粒一直是研究的热点。常见的制备方法包括水解法、溶剂热法、电沉积法、软模板法和溶胶-凝胶法等[9-13];此外还包括一些特殊方法,如常温超声法[15]、微波法和电纺丝法[14]。

上述均是对制备方法的改良,卤氧化铋的改性体现在以下两方面:一是掺入其他的元素;二是形成铋基卤氧化物。

Chakraborty 等[15]在铋基卤化物BiOCl/Bi2O3表面负载WO3,并用其降解TPA(1,4-对苯二甲酸),当掺杂W的摩尔分数为0.6 %时,催化活性是BiOCl/Bi2O3的2.7 倍Xiao等[16]采用溶剂热法制得三维构型BiOCl/BiOI,当采用90 %的BiOI 进行复合反应时制得的催化活性最高,60min 内对双酚A的最大降解率可达97.8 %。Zhang[17]利用离子热液体法将BiOCl、BiOBr 复合获得花瓣状的复合物,光催化活性较复合前有显著提高。

总之,无论是卤氧化铋之间按某种比例的复合,还是氧化铋与卤氧化铋的复合,又或者卤氧化铋与含铋酸盐的复合[18],都在一定程度上提高了催化活性。

2.3 铋的含氧酸盐光催化剂

铋的含氧酸盐化合物具有独特的电子结构,并且在可见光区域内有较陡峭的能带吸收边,是一种新型高催化剂。

目前热门研究的分别有以下几类:

钛酸铋,最先由Aurivillus 在1949年发现,此系列主要包括Bi4Ti3O12、Bi2Ti2O7、Bi2Ti4O11、Bi12TiO20、Bi20TiO32等。其中,Bi4Ti3O12和Bi2Ti2O7由于具有比PZT 类铁电材料更好的铁电和高介电特性而被用于微电子器件的制备,Bi12TiO20由于光电和电光性质优良而被用作信息处理材料[19]。

钨酸铋,钨酸盐半导体材料广泛应用于磁性器件、闪烁材料和缓蚀剂等[20],同时作为可见光响应的光催化剂,具有良好的紫外和可见光响应、热稳定、低成本、环境友好等优点。Bi2WO6是最简单的Aurivillius型层状氧化物之一,Bi2O2层和WO6层沿着c轴交替组成Bi2WO6晶体,为典型的钙钛矿层状结构[23]。

钒酸铋,钒酸铋对可见光的吸收较大,但其在可见光下产生的光生电子和空穴极易复合,通常采用贵金属、碱土金属、过渡金属、稀土金属和非金属作为助催化剂或掺杂剂加入钒酸铋中以提高其催化活性。

铁酸铋,常见的铁酸铋类化合物有BiFeO3、Bi2Fe4O9等,其中BiFeO3具有较窄禁带能(Eg=2.2 eV),可吸收可见光,其在光催化领域的潜在应用引起了研究者的广泛关注,如图2.1所示。

图2.1 BiFeO3的结构

2.4 碱土金属铋酸盐

碱金属铋酸盐NaBiO3作为光催化性能优于Bi2O3的新型光催化材料,具有较大的潜在应用性[21-24]。Kako等[21]认为NaBiO3晶体中的Na-3s轨道与O-2p轨道杂化形成的高度分散的s-p轨道可增强光生电子的流动性,使得电子-空穴的复合率减少,因此具有较强的光催化活性。

谌春林等[22]研究了经过不同条件热处理的商品铋酸钠在可见光下对甲基橙、橙Ⅱ、亚甲基蓝和苯酚的降解作用,发现铋酸钠对几种有机物均有一定的降解作用,并且适当的热处理可以提高其光催化性能。

Chang等[23]用铋酸钠与氯氧化铋制备出复合NaBiO3/BiOCl光催化剂,发现复合物的催化活性均高于铋酸钠和氯氧化铋,经分析认为空穴-电子对

的有效分离增加了复合物的光催化活性。

碱土金属铋酸盐被称为最具潜力的可见光响应光催化剂,化合物中Bi3+的孤对电子使其具有Bi-O三维网络片状结构。

2.5 复合型铋催化剂

由于多元复合金属氧化物的晶体结构和电子结构呈现多样性,使得他们有可能同时具备响应可见光激发的能带结构和高的光生载流子移动性,因此被作为潜在的高效光催化材料得到了广泛研究铋与一些金属组成的复合氧化物就是这其中的代表,它们能被可见光激发且具有良好的光催化性能。Bi4NbO8C1就是这一类催化剂的典型代表。

3 铋类光催化剂在水污染领域应用的发展

3.1 传统污水处理方法

物理方法通过传统的处理技术,仅是把污染物从液相转移到固相或者气相当中,并不能从根本上将染料分子完全降解,难以使处理后的废水达到国家规定的排放标准,而且容易引起废物堆积和二次污染[25,26]。

化学氧化法主要采用臭氧,过氧化氢,过二硫酸盐,次氯酸盐等氧化一还原剂,色度去除率极高,但其耗能大,COD去除率小。电化学法对于量小的废水,具有设备简单、管理方便和工程效果较好的特点,但是其脱色率不高,耗电大,电极消耗较多,不适宜于水量大时采用。高温深度氧化法,具有良好的处理效果,但技术要求高、投资大、处理成本高,难以在实际中得到应用。

生物方法主要是活性污泥法,可分为好氧法、厌氧法、好氧一厌氧法。生物法是利用微生物酶和染料分子发生氧化还原反应,破坏不饱和键和发色基团,进行染料降解脱色。生物处理法具有应用范围广、处理量大、成本低等优点,但对处理印染废水也有着明显的缺点:传统生物处理法由于染料废水可生化性差,微生物对营养物质、pH值、温度等条件有一定要求,难以适应印染废水水质波动大、染料数量繁多、毒性高的特点。并且存在

占地面积较大,色度去除率不高,色度和COD浓度不易达标等缺点。3.2 光催化氧化污水处理方法

光催化氧化技术能耗低,操作简便,反应条件温和,可广泛降解目标物并减少二次污染,因此受到了人们的广泛关注。光催化对机污染物(如染料,农药,卤代物,表面活性剂和油类等)废水有良好的光催化降解作用,可以使大多数有机污染物完全破坏,最终生成无机小分子物质,消除其对环境的污染以及对人体健康的危害[27]。

3.2.1 含油废水的处理

刘婷等[28]以空心漂珠作为载体,用溶胶.凝胶法制备了以空心漂珠为载体的TiO2光催化剂,以100 mL 5 mg/L汽轮机油为水面模拟污染物,考察了其在日光照射下的降解效率。实验结果表明,以空心漂珠为载体,可制得能长期漂浮于水面的负载型TiO2光催化剂,通过浮油富集和光催化降解机制可对水面浮油进行有效的治理。余晟等[29]将TiO2附载在膨胀珍珠岩上,制备的以膨胀珍珠岩为载体的TiO2光催化剂可漂浮在水面上直接利用太阳光处理水面溢油,且光催化剂回收容易,使用寿命长,该催化剂在167W/cm2高压汞灯照射7 h,辛烷的光催化去除率为87 %。

3.2.2 印染废水的处理

邹晓兰等[30]用纳米Cu2O/珍珠贝壳复合光催化材料,研究光催化氧化法对活性大红染料B-3G溶液的降解脱色效果。染料浓度200 mg/L,催化剂浓度为2 g/L,pH为6.12,当紫外光照时间大于90 min时,色度去除率达到98 %,说明该纳米材料对染料的脱色效率高。罗洁等[31]对色度375、pH 值5.4、CODer 595.16 mg/L的模拟墨绿色印染废水采用紫外光光照处理后脱色率达90%,CODcr脱除率达80 %左右。说明TiO2光催化能有效降解印染废水,使其CODcr和色度显著降低。

3.2.3 造纸废水的处理

采用多相光催化氧化技术处理造纸漂白废水,可直接将所含的二恶英降解为CO2、H2O和C1-。以达到一次销毁这一有害物的目的。全玉莲等[38]

采用溶胶凝胶法制备出纳米TiO2粉末作为光催化剂,在高压汞灯的光源照射下对河北省某造纸厂废水进行了光催化降解。研究表明:经460 ℃热处理1 h的TiO2光催化效果较好,在COD浓度300 mg/L,溶液的初始pH值为3.0、光催化剂用量1.0 g/L、反应时间7 h条件下,COD去除率可达76.0%。经深度处理的造纸废水,可实现达标排放。黄泱等[32]研究了纳米TiO2光催化剂对造纸废水的暗吸附规律和光降解性能。结果表明:当纳米TiO2用量5 g/L,pH = 2,经过160 W高压汞灯光照反应120 min后,造纸废水可完全脱色且COD的去除率可达91.83 %,说明高分子化合物几乎全部被降解。

4 探究展望

想要实现含铋光催化材料在工业上的广泛运用,必须提高材料的整体性能。众多研究者以减小禁带宽度和抑制光生电子空穴的复合来提高材料的光催化活性。我认为,可在以下三个方面做进一步研究:

(1)目前催化材料的改性主要为单元素掺杂或二元复合材料的制备,可采用多元素掺杂、三元或以上复合材料的制备,或将复合材料再进行元素掺杂,形成重叠的杂化轨道使禁带宽度更窄,提高空穴-电子对的分离率。

(2)光催化材料的研究不应只限于降解有机污染物或者分解水产生氧气,只有导带底的电位值比标准氢电极的电位更负时,水分解产物中才有氢气产生,可以将满足这一条件的光催化材料与窄禁带宽度的光催化材料一起制备成能在太阳光下分解水产生氢气的复合材料,来实现在能源领域中的应用。

(3)目前生产的含铋光催化材料通常为超细粉末,在实际应用及回收方面仍存在难度。可以用堇青石、分子筛等负载来制备整体式光催化材料,以有利于催化材料的循环利用。

参考文献

[1]Fujishima A, Honda K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor

electrode.[J]. Nature, 1972, 238(238):37-8.

[2]高国军, 汪国年, 胡丽丽. SiO2对Bi2O3-B2O3玻璃体系光学、热学及结构的影

响[C] 中国硅酸盐学会特种玻璃分会全国特种玻璃会议. 2008.

[3]Wang Y, He Y, Li T, et al.Photocatalytic degradation of methylene blue on

CaBi6O10/Bi2O3 composites under visible light[J]. Chemical Engineering Journal, 2012, 189–190(2):473–481.

[4]王云燕, 彭文杰, 柴立元,等. 硝酸铋转化水解法制备片状BiOCl粉末的研究[J].

金属材料与冶金工程, 2003, 31(3):20-23.

[5]Zhang X, Ai Z, Falong Jia A, et al. Generalized One-Pot Synthesis, Characterization,

and Photocatalytic Activity of Hierarchical BiO X(X = Cl, Br, I) Nanoplate Microspheres[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112(3):747-753.

[6]J. Henle, P. Simon, A. Frenzel, et al. Nanosized BiO X(X = Cl, Br, I) Particles

Synthesized in Reverse Microemulsions[J]. Chemistry of Materials, 2007, 19(3):366-373.

[7]Perera S, Zelenski N A, Pho R E, et al. ChemInform Abstract: Rapid and Exothermic

Solid-State Synthesis of Metal Oxyhalides and Their Solid Solutions via Energetic Metathesis Reactions.[J]. Journal of Solid State Chemistry, 2008, 39(22):2916-2925. [8]Chang X, Huang J, Tan Q, et al. Photocatalytic degradation of PCP-Na over BiOI

nanosheets under simulated sunlight irradiation[J]. Catalysis Communications, 2009, 10(15):1957-1961.

[9]Huang W L, Zhu Q, Huang W L, et al. Electronic structures of relaxed BiO X (X=F, Cl,

Br, I) photocatalysts[J]. Computational Materials Science, 2008, 43(4):1101-1108. [10]刘红旗, 顾晓娜, 陈锋,等. BiOCl纳米片微球的制备及其形成机理[J]. 催化学报,

2011, 32(1):129-134.

[11]Dellinger T M, Braun P V. BiOCl nanoparticles synthesized in lyotropic liquid crystal

nanoreactors[J]. Scripta Materialia, 2001, 44(8):1893-1897.

[12]Li K, Tang Y, Xu Y, et al. A BiOCl film synthesis from Bi2O3, film and its UV and

visible light photocatalytic activity[J]. Applied Catalysis B Environmental, 2013, s 140–141(2):179-188.

[13]Xiang Ying Chen, Hyun Sue Huh, Soon W. Lee. Controlled synthesis of bismuth oxo

nanoscale crystals (BiOCl, Bi12O17Cl2, α-Bi2O3, and (BiO)2CO3) by solution-phase methods[J]. Journal of Solid State Chemistry, 2007, 180(9):2510-2516.

[14]宋春燕, 孙言飞, 简基康. 溶剂热法制备BiOCl单晶纳米片[J]. 新疆大学学报:自

然科学版, 2011, 28(4):463-466.

[15]Jun Geng, Wen-Hua Hou, Yi-Nong Lv,等. One-dimensional BiPO4 nanorods and

two-dimensional BiOCl lamellae: fast low-temperature sonochemical synthesis,characterization, and growth mechanism.[J]. Inorganic Chemistry, 2005, 44(23):8503-9.

[16]Wang C, Shao C, Liu Y, et al. Photocatalytic properties BiOCl and Bi2O3, nanofibers

prepared by electrospinning[J]. Scripta Materialia, 2008, 59(3):332-335.

[17]Chakraborty A K, Rawal S B, Song Y H,et al.Enhancement of visible-light

photocatalytic efficiency of BiOCl/Bi2O3, by surface modification with WO 3[J].

Applied Catalysis A General, 2011, 407(s 1–2):217-223.

[18]Xin X, Rong H, Min L, et al. One-pot solvothermal synthesis of three-dimensional (3D)

BiOI/BiOCl composites with enhanced visible-light photocatalytic activities for the degradation of bisphenol-A[J]. Journal of Hazardous Materials, 2012, 233-234(3):122-30.

[19]Zhang J, Xia J, Yin S, et al. Improvement of visible light photocatalytic activity over

flower-like BiOCl/BiOBr microspheres synthesized by reactable ionic liquids[J].

Colloids & Surfaces A Physicochemical & Engineering Aspects, 2013, 420(9):89–95. [20]Cao J, Li X, Lin H,et al.Surface acid etching of (BiO)2CO3, to construct

(BiO)2CO3/BiO X (X=Cl, Br, I) heterostructure for methyl orange removal under visible light[J]. Applied Surface Science, 2013, 266(2):294-299.

[21]Skorikov V M, Zakharov I S, V olkov V V, et al.Optical Properties and

Photoconductivity of Bismuth Titanate[J]. Inorganic Materials, 2001, 37(37):1149-1154.

[22]王炳喜, 左正笏. 板条状钨酸铅的沉淀法合成及荧光特性[J]. 人工晶体学报, 2008,

37(5):1295-1299.

[23]邢光建, 李钰梅, 赵铮,等. 不同形貌的钨酸铋纳米材料的制备及其光催化性能[J].

人工晶体学报, 2010, 39(5):1265-1271.

[24]Kako T, Zou Z, Katagiri M, et al. Decomposition of Organic Compounds over NaBiO3,

under Visible Light Irradiation.[J]. Chinese Journal of Geochemistry, 2007, 38(38):405-412.

[25]谌春林, 彭峰, 王红娟,等. 商品铋酸钠的热稳定性与可见光光催化特性[J]. 工业

催化, 2009, 17(1):68-72.

[26]Xiaofeng Chang, Jun Huang, Cheng Cheng, et al.Photocatalytic decomposition of

4-t-octylphenol over NaBiO3, driven by visible light: Catalytic kinetics and corrosion products characterization[J]. Journal of Hazardous Materials, 2010, 173(1-3):765-772.

[27]Chang X, Yu G, Huang J, et al.Enhancement of photocatalytic activity over

NaBiO3/BiOCl composite prepared by an in situ formation strategy[J]. Catalysis Today, 2010, 153(3):193–199.

[28]刘婷, 朱志平, 沈栋梁,等. 负载型纳米TiO2对微量油的光降解[J]. 纳米科技,

2009(6):21-24.

[29]余晟, 井强山, 郑艳萍,等. 漂浮型TiO2/EP体系光催化降解水面烃类污染物研究

[J]. 信阳师范学院学报:自然科学版, 2007, 20(2):210-213.

[30]邹晓兰, 于艳卿, 李超峰,等. 纳米Cu2O/珍珠贝壳复合光催化材料的制备及其在

有机染料处理中的应用[J]. 催化学报, 2011, 32(6):950-956.

[31]罗洁, 陈建山. TiO2光催化氧化降解印染废水的研究[J]. 工业催化, 2004,

12(6):36-38.

[32]黄泱, 李顺兴, 傅碧玉. 纳米TiO2光催化降解制浆废水动力学研究[J]. 漳州师范

学院学报:自然科学版, 2011, 24(2):52-57.

均衡发展教育工作总结

均衡发展教育工作总结 该区把贯彻全国教育工作会议精神,推进义务教育均衡优质发展作为教育工作的 首要任务来抓,通过“双创双树”活动的开展和“两抓一深化一打造”重点工作的推进,有力促进了办学条件、办学水平、师资队伍、教育质量的均衡优质发展。在推进义务教育均衡发展的过程中,他们的主要做法: 一是努力改善办学条件,让硬件先均衡。近年来,该区累计投入2亿元,实施了校舍改造、标校建设、集中供热、环境改善和现代教育技术装备“五大工程”。先后完成了10所学校的校舍改造、6所学校的标准化学校改造、16所学校的集中供热改造,对全区学校,特别是边远薄弱学校的校园环境进行了美化、绿化、亮化,对内部设施进行了升级,铺设塑胶跑道13条,更新桌凳万余套、购置电子白板130套,多媒体85套、新配电脑800余台。目前,全区27所学校

全部实现了集中供热,全部建成了校园网,校校实现了光纤上网和多媒体进课堂,实现了区域办学条件的均衡配置。 二是加强两支队伍建设,让校校出名师。为全面提升校长素质,该区专门制定了校长培训计划,先后开展了26期“校长论坛”,组织27名校长,赴北京师范大学“全国骨干教师高级研修班”进修,并到北京史家小学、北京第二实验小学等名校挂职锻炼,到山东向阳小学、江苏洋思中学、义乌实验小学、上海市卢湾区第一中心小学、尚德实验学校等全国知名学校进行参观学习。同时聘请师大教授、学院教授、一中校长为学校校长讲课。要求学校校长不仅要会管理学校,还要有明确的办学思路和办学思想;不仅是一名管理者,还要成为一名教育专家;不仅要亲自任课,还要成为教育科研的带头人。近年来,先后有4名校长被评为“省骨干校长”,5名校长被评为省特级教师,6名校长被市评为优秀科研型校长。在抓好校长队伍建设的同时,该区在全区中小学教师中实施了“教坛新秀——教学能手——骨

碳纳米材料综述

碳纳米材料综述 课程: 纳米材料 日期:2015 年12月

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超导的研究现状及其发展前景

题目:超导的研究现状及其发展前景 作者单位:陕西师范大学物理学与信息技术学院物理学一班 作者姓名:杜瑞,程琳,党晓菲,闫甜,王福琼,刘洁,刘园,郭丽丽 学号:40606043,40606042,40606044,40606045,40606046,40606047,40606048,40606049 指导教师:郭芳侠 交论文时间:20007-11-28

超导的研究现状及其发展前景 (陕西师范大学物理学一班第七组 710062) 摘要:本文简单介绍了一些与超导相关的概念,超导材料,超导的简史,超导的研究现状及对超导应用的前景展望。 关键字:超导,超导体,超导现象,超导材料,临界参量,研究现状,前景 Superconductivity research present situation and prospects for development (Shaanxi normal university physics one class Seventh group 710062) Abstract: This article simply introduced some and the superconductivity correlation concept, the superconductivity material, the superconductivity brief history, the superconductivity research present situation and to the superconductivity application prospect forecast.

义务教育均衡发展工作情况汇报材料

义务教育均衡发展工作情况汇报材料(一) 攸县地处湘东南部,辖17个乡镇(街道办事处),304个村(居、社区),2648平方公里,81万人。县情有四个特点:一是历史较为悠久。早在新石器时代县境就有人类繁衍生息,自秦始皇二十七年置县至今已2200多年。二是资源较为丰富。拥有江南最大的亿吨级煤田、酒埠江国家4A风景区和攸县麻鸭、攸县豆腐、攸县米粉三个中国注册地理标志,是中国油茶之乡和商品粮、瘦肉猪、丰产林、油茶林生产基地县。三是经济较为活跃。历来是湘东南、赣西北的物流集散地,综合实力连续9年跻身全省十强,全国县域经济排名第140位,成功入选中国最具投资潜力特色示范县、中国最具投资价值旅游县、全国县域经济科学发展十大范例。20xx年全县实现GDP313.5亿元,完成财政总收入25.25亿元。四是民生较为殷实。有全国“的士第一县”之称,是全国平安畅通县、中国十佳绿色城市、中国宜居宜业典范县、金融生态县、全国卫生县城、农村电气化试点县、农村社区建设试验县和全省文化先进县、省园林县城。全县共有公民办学校155所,其中小学118所(含教学点),初中26所,县直高中4所,职业中专1所,十二年一贯制民办学校3所,民办职业学校2所,特殊学校1所;现有中小学在校学生78692人,在编教职工5100人;公民办幼儿园140所,在园幼儿23650人。 近年来,县委、县政府围绕“办人民满意教育”的目标,全面实施“教育优先发展”战略,致力推进“教育强县”工作,教育事业健康、快速、均衡发展。先后被评为全国青少年“五好小公民”主题教

育活动先进集体、湖南省教育工作优秀单位、株洲市推进教育强市先进县、株洲市双文明建设先进单位,连续四年被评为株洲市高中质量建设先进县。小学、初中差异系数分别为0.33、0.31,20xx年公众满意度问卷调查综合满意度88.4%,实地走访满意度85.3%。 一、落实三个到位,组织保障促均衡 一是组织领导到位。县委、县政府高度重视教育,确定了全县教育事业发展“五优先”政策:一是在制定发展规划时,坚持教育优先适度超前发展;二是在安排财政预算时,保证教育经费优先增长;三是在规划城乡建设时,优先考虑中小学校布局;四是在提高干部职工福利待遇时,优先提高教师的工资水平;五是在部门执法时,优先考虑整治学校周边环境。县委、县政府多次召开四大家领导议教会、县委常委会议、政府常务会议和县长办公会等专题会议讨论研究教育工作,制定并下发了《攸县义务教育均衡发展规划纲要》、《攸县义务教育均衡发展实施方案》。提出了义务教育三年提升计划,明确用三年时间,使县域内义务教育在办学条件、师资水平、办学质量上实现基本均衡。成立了县长任组长,分管副县长任副组长,监察、发改、教育、财政、人事、国土、住建、审计、规划、招投标、广电等部门单位主要负责人为成员的推进义务教育均衡发展工作领导小组,进一步明确各部门教育工作职责,并将其履职情况纳入部门政绩考核的重要内容。二是经费投入到位。坚持优先发展教育的原则,优先保障教育投入,义务教育经费在财政预算中单列,教育投入逐年增长。预算内教育经费支出占财政预算支出的比例逐年提高,20xx年、20xx年

纳米磁性材料的制备和研究进展综述教案资料

纳米磁性材料的制备和研究进展综述 一.前言 纳米材料又称纳米结构材料 ,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料 (1-100 nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料 ,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场H 作用下,必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B,它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线(M~H或B~H曲线)。因此 ,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。 司马迁《史记》记载黄帝作战所用的指南针是人类首次对磁性材料的应用。而今纳米磁性材料广泛应用于生物学,磁流体力学,原子核磁学,机体物理学,磁化学,

天文学,磁波电子学等方面。随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛 ,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米磁性材料也对人们的生产与生活带来诸多的利益。 本次综述,主要针对磁性纳米材料的制备方法和研究进展两个问题进行阐述。首先,介绍磁性纳米材料的发展历史,可以追溯到黄帝时期。其次,介绍磁性纳米材料的分类。------再次,重点介绍磁性纳米材料是怎么制备的。其制备方法一般分为三大类:1.由上到下,即由大到小,将块材破碎成纳米粒子,或将大面积刻蚀成纳米图形等。2.由下到上,即由小到大,将原子,分子按需要生长成纳米颗粒,纳米丝,纳米膜或纳米粒子复合物 3. 气相法、液相法、固相法等。第四、介绍磁性纳米材来噢的现状和发展前景。最后,将全文主题扼要总结,并且找出研究的优缺点和差距,提出自己的见解。 二、主题 1、纳米磁性材料的发展史 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料,磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长,早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),,据传说,那是黄帝大战蚩尤于涿鹿,迷雾漫天,伸手不见五指,黄帝利用磁石指南的特性,制备了能指示方向的原始型的指南器,遂大获全胜.古代取其名为慈石,所谓“慈石吸铁,母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。

学校推进义务教育均衡发展工作总结.doc

学校推进义务教育均衡发展工作总结 近年来,我县在实现县域经济建设又好又快发展的同时,切实把教育摆在优先发展的战略位置,推进城乡教育均衡发展,构建和谐伊通教育。在认真贯彻落实国家、省、市关于义务教育均衡发展的有关会议和文件精神的同时,县委县政府研究制定了关于加快推进伊通县城乡教育均衡发展的相关政策、措施,组织协调并及时解决统筹城乡教育均衡发展工作中遇到的困难和问题,督促指导教育行政部门加强对统筹城乡教育均衡发展工作的领导,努力构建伊通教育均衡发展新局面。到201X年底,通过优化资源配置,统筹规划城乡教育布局,改善办学条件、提升教师队伍素质等途径;并采取措施建立完善了教育经费持续增长和均衡分配的保障机制、教育资源的共享机制、师资合理流动机制、生源调配机制和均衡发展的督导评估机制等,推进我县城乡教育均衡发展水平,实现了新的跨越,初步实现了区域教育的均衡发展。在推进城乡义务教育均衡发展方面,我们的主要做法是实现五个一体化: 一、加强组织领导,实现城乡教育责任考核一体化。 改造农村薄弱学校,推进城乡义务教育均衡发展,首先是要形成政府主管、教育部门和相关部门协调配合的义务教育管理体制。一是加大县级政府对教育的统筹和投入力度。确保公办中小

学教职工人员经费、公用经费、校舍维修改造经费全额纳入财政预算,并做到逐年增长。二是完成普九债务化解工作,建立起制止发生新的农村义务教育债务的稳定机制。在上级财政的大力支持下,我们拿出了( )元,用于化解义务教育债务和对乡镇薄弱学校校舍和场地进行全面改善。三是完善政府教育工作督导评估制度。把当地教育特别是农村教育发展状况纳入领导干部任期内的政绩考核内容。将统筹城乡教育均衡发展、提高城乡教育一体化水平的情况,确保教师工资、中小学公用经费、校舍建设维修改造经费等教育投入情况,作为考核的主要内容。 二、科学合理布局,实现城乡学校规划建设一体化。 首先是推进学校布局合理化。为了解决农村广大人民群众子女享受平等受教育权利和优质教育资源需求问题,我们征求多方面意见和建议,科学合理地制订并实施中小学布局调整规划,合理整合教育资源,有计划地撤并布局不合理的村级小学,特别是微型学校和微型班级。其次是实施学校建设标准化。政府加大了教育转移支付力度,加快改善农村学校办学条件。近年来总计投资( )元,改造危房( )平米,撤并村级小学( )所,基本消灭D 级危房;中小学校布局基本合理;学校设施、教学设备基本达到建设标准,基本实现相对均衡化。

高温超导材料的研究进展及前景展望论文正稿

兴义民族师范学院 2013届本科毕业生学位论文 高温超导材料的研究进展及 前景展望 姓 名: 马 关 爱 教 学 系: 物 理 系 专 业: 物 理 学 导师姓名: 张 星 中国﹒贵州﹒兴义 2013年5月

目录 摘要............................................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章绪论. (1) 1.1超导体的发现 (1) 1.2高温超导体的概述 (4) 第二章高温超导材料研究的内容 (6) 2.1高温超导材料的研究背景 (6) 2.2高温超导材料的特性 (7) 2.3高温超导材料的研究目标 (8) 2.4高温超导材料的研究状况 (9) 2.4.1高温超导的物理进展 (10) 2.4.2对BCS理论的修正[7] (11) 2.4.3RVB理论[7] (11) 2.4.4Luttinger液体理论[7] (12) 2.4.5铁磁自旋理论[7-10-11] (12) 2.4.6掺杂型高温超导体的研究进展 (12) 2.4.7高温超导材料其他方面的进展 (14) 2.5影响高温超导研究的因素 (14) 2.5.1交流损耗是一个影响高温超导材料应用的重要因素 (14) 2.5.2磁场是影响高温超导材料研究的一个重要因素 (15) 2.5.3量子限制效应对超导薄膜性质的影响 (15) 2.5.4超导体中的人工钉扎与磁通匹配效应 (15) 2.5.5薄膜表面等离子激元和增强透射效应 (15) 第三章高温超导材料的制备工艺 (16) 3.1高温超导材料的研究方法 (16) 3.1.1磁控溅射(MS)法 (16) 3.1.2脉冲激光沉积法 (16)

义务教育均衡发展情况汇报

义务教育均衡发展情况汇报 各位领导、专家: 首先,我代表潭口小全学体师生,对各位领导莅临我校检查、指导工作表示热烈的欢迎和衷心的感谢。 教育是民族振兴、社会进步的基石,是提高国民素质、促进人的全面发展的根本途径,寄托着每个家庭对美好生活的期盼。近几年来,我校以办人民满意教育为宗旨,全力强化学校基础设施建设、改善学校办学条件,加强学校内部管理,丰富学校内涵建设,全面提高教师整体素质、学生综合素质和教育教学质量,有力地促进学校全面、健康、协调、可持续均衡发展,为构建和谐社会提供强大的人才和智力支持。 下面我就本校义务教育均衡发展工作情况向各位领导汇报如下: 一、基本情况 我校是一所村初小,始建于1953年。位于正平镇潭口村,学校辖潭口村、腾岭村两个行政村,服务半径为2千米,服务人口4000余人。学校共设8个教学班,一至五年级共有学生227人,其中留守儿童少年人,无残疾儿童少年。教职工10人,取得教师资格合格证9人,专任教师9人,其中男3人,女6人,平均年龄岁,获得本科学历6人,本科在读1人,中师学历2人,学历合格率100%,高学历达70%。小学高级教师3人,小学一级教师人,小学二级教师人。年轻教师居多,高学历教师多,教师结构合理。

学校占地面积8029㎡,校舍建筑面积1500㎡。生均校园面积㎡,生均校舍面积㎡。其中教学用房㎡,生活用房㎡,运动场所㎡,绿化面积㎡。教学及辅助用房中,教室㎡,科学实验室㎡,图书室㎡,计算机教室㎡,美术教室㎡,音乐教室㎡,音体美器材室㎡,多媒体教室㎡。各功能室设备完好,使用正常。学校图书室共有图书3400册,生均图书15册,能满足师生阅读需要。 近几年在县教育局和中心小学的正确领导和大力支持下以及学校不断努力下,学校办学条件逐渐完善,投入金额逐年增加,增添功能室仪器和设备,能基本满足学校教学辅助用房要求,确保了学校正常的教学秩序。以“学做人、会求知、健身心、育特长”为校训,以“为学生一生负责”为目标,在“坚持教育均衡发展、推动教育公平、争创人民满意学校”为办学理念的指导下,以打造“书香校园、文明校园、平安校园、教学质量优质校园”为工作方向,在全体师生的共同努力下、在上级部门的关怀下,学校管理日趋成熟,校园环境逐年改善,教学设施不断更新,学校面貌大改观,学校的各项工作蒸蒸日上。如今学校已发展成为一所布局合理,校园文化浓厚,教育教学氛围浓郁的学校。 二、推进义务教育均衡发展所做的工作。 为了积极推进义务教育均衡发展,提升学校办学水平,全面贯彻落实义务教育均衡发展的相关文件精神,根据教育局的统一部署和指导,我校利用现有条件积极开展推进义务教育均衡发展的工作。

纳米材料综述要点

纳米材料综述 一、基本定义 1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着 纳米科学技术的正式诞生。 1、纳米 纳米是一种长度单位,1纳米=1×10-9米,即1米的十亿分之一,单位符 号为 nm。 2、纳米技术 纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行 精确的观测、识别和控制的技术,是在纳米尺度范围内研究物质的特性和 相互作用,并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技 术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子,制造出 具有特定功能的产品。 纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段: 第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段,合成纳米块体(包括薄膜,研究评估表征的方法,探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。 第二阶段 (1990年~1994年人们关注的热点是设计纳米复合材料: ?纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合, ?纳米微粒与常规块体复合(0-3复合, ?纳米复合薄膜(0-2复合。 第三阶段(从1994年至今纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳米颗粒 以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。 3、纳米材料 材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料就称为纳米 材料。纳米材料和宏观材料迥然不同,它具有奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。

图1 纳米颗粒材料SEM图 二、纳米材料的基本性质 由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成,也正因为这样,纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如:其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等,这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题,可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用,从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管,表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性,成

义务教育均衡发展工作总结通用版

单位名称:_________________________ 姓 名:_________________________ 日 期: _______年______月______日 义务教育均衡发展工作总结通用版 ——Summaring Experience, Carrying Over To Go Forward Striving for More Achievement 。

义务教育均衡发展工作总结 2020年,XX 市第四十六中学在上级党委政府、教育局的领导下,认真贯彻执行义务教育均衡发展相关政策法规,砥砺前行,成就辉煌。 一、学校均衡发展工作成绩突出 一年来,学校各项工作得到了上级部门和社会的好评,先后通过了城区、XX 市、自治区均衡发展评估验收。 先后荣获“2020-2020年度先进基层党组织”、“第一届XX 市文明校园”、“良庆区平安校园先进单位”、“2020年初中毕业班工作评估一等奖”、“XX 市良庆区关心下一代工作先进集体”、“2020年红豆校园文学创作征文大赛优秀组织奖”等荣誉称号。 二、积极建设,完成均衡发展各个指标 1、经过建设,学校教学及辅助用房面积符合要求。学校现有教学楼两幢,学生公寓楼三幢,综合办公楼三幢,学生饭堂一幢。其中,2020年新建竣工了教学楼一幢,学生宿舍楼一幢。 2、扩大了学校体育运动场地面积。 学校将教师宿舍楼外的一片2000平方米的荒地硬化,建设成运动场。创造性地将新建的教学楼与学生宿舍楼的一层架空,腾出大片地方作学生活动场地。 目前,学校运动场地稍有不足,但喜人的是扩征土地即将完成。学校积极配合政府部门扩征土地30 亩,该办理的程序基本完成,现在进入最后关键的时刻。

超导材料的现状及发展趋势分析

超导材料的现状及发展方向自1911年荷兰莱顿实验室的卡末林·昂纳斯首次在4.2K时发现水银零电阻现 象即超导现象以来。人们相继在超导 材料方面取得很多突破,后来在梅斯 勒发现超导体的抗磁性之后, 1934 —1985年后超导物理学理论逐步发 展,超导材料逐步应用于实际科学技 术领域。但由于种种原因,至今超导 物理学理论也不够完善。在这一阶段 人们研究的超导材料临界转变温度 较低。 后来进入高温超导研究阶段,高温超导材料指的是:钇系(92 K)、铋系(110 K)、铊系(125 K)和汞系(135 K)以及2001年1月发现的新型超导体二硼化镁(39 K)。高温超导体属于非理想的第II类超导体。临界磁场和临界电流且比低温超导体更高。同时已对高温超导材料进研究开发,氧化物复合超导材料具有耐用和稳定性好的特点。通过研究浸泡实验表明,超导电性的退化主要来自于杂相及时效过程中的析出相。为了改善薄膜对环境的敏感性,美国西北大学的Mirkin建议把分子单层表面化学改性引入到高温超导铜氧化合物中。 以铋锶钙铜氧系为第一代高温超导带材,它的可加工性优良,在超导强电应用领域占据重要位置。但铋系材料的实用临界电流密度较低,并且在77 K的应用磁场也很低。然而钇钡铜氧化物材料在77 K的超导电性比铋锶钙铜氧材料好的多;但它的可加工性极差,故要做出超导性好的带材通过传统的压力加工和热处理工艺就很难。 随着材料科学工艺技术的发展,近年来一种在轧制金属基带上制造钇钡铜氧超导带材的工艺被称作“第二代”带材。欧洲国家努力开展高温超导材料工艺及应用研究。丹麦已批量制造铋系超导带材。2003年11月我国第一个10m、 10.5kV/1.5kA 三相交流高温超导电缆系统日前在中国科学院电工研究所研制成功,并于成功地进行了试验运行。2011年5月信赢和公司团队研发的世界最大功率的超导限流器刚成功。2011年9月25日,特拉维夫大学的研究小组开发出了一种超导体材料——蓝宝石单晶体纤维,可用于高压电缆输电,输电量是相同直径铜线输电量的40倍。研究人员称这种超导材料将有可能彻底改变电力输送占空间、高损耗的状况。 高温超导材料主要有:膜材(薄膜、厚膜)、块材、线材和带材等类型。薄膜最常用、最有效的两种镀膜技术是:磁控溅射和脉冲激光沉积。还有金属有机

铋基类钙钛矿铁电材料的合成及性质研究

铋基类钙钛矿铁电材料的合成及性质研究 【摘要】:近年来,铋基类钙钛矿铁电材料是铁电和固态电解质材料应用领域备受关注的功能材料之一,其应用研究已成为固态电子学领域的研究热点。它的高居里温度、低介电常数、良好的抗疲劳性、高氧离子导电率和环境友好,在铁电存储器和中低温固态氧化物燃料电池(SOFC)等应用上具有潜在的发展前景。但是,满足器件用的铋基类钙钛矿材料还面临若干问题,例如,铋基铁电薄膜的各向异性和结构稳定性问题,电解质材料满足器件集成的制备工艺和热稳定问题等。本论文以钒酸铋(Bi_2VO_(5.5),BVO)及其金属掺杂材料为研究对象,针对以上问题研究了BVO体系铁电薄膜和Bi_2ME_(0.1)V_(0.9)O_(5.5-δ)(BIMEVOX.10)电解质材料的制备及性能。主要研究结果如下:(1)采用化学溶液沉积(CSD)法,分别在LaNiO_3(LNO)/Si(100)、Pt/TiO_2/SiO_2/Si(100)衬底上制备了c轴取向的高质量BVO薄膜。并对CSD工艺做了改进,用钒无机盐替代最初采用的乙酰丙酮氧钒,成功解决了金属醇盐价格昂贵且不易保存的问题。深入研究了不同退火温度对BVO薄膜性能的影响。700℃退火后的BVO薄膜显示出最优的性能,具有高度c轴取向,剩余极化和漏电流密度提高到10.62μC/cm~2和 1.92×10~(-8)A/cm~2。分析了260-480K温度范围的介电特性,发现BVO薄膜中存在的多分散弛豫由氧空位等缺陷引起,传导机制主要为氧空位传导。(2)研究了BVO薄膜与p-Si(100)衬底集成所形成

MFIS(Metal-Ferroelectrics-Insulator-Semiconductor)结构的C-V特性,记忆窗大小约0.5V,这为BVO薄膜在场效应型铁电存储器的应用提供了优化的工艺条件。采用椭偏光谱获得了BVO薄膜的光学常数,有助于开发其光学特性上的应用。(3)首次用CSD法合成了具有良好铁电特性的混合铋基类钙钛矿铁电薄膜Bi_2VO_(5.5)-Bi_4Ti_3O_(12),薄膜剩余极化2P_r提高到12.46μC/cm~2,漏电流密度为1.17×10~(-8)A/cm~2。为提高BVO材料的铁电特性提供了新技术途径。(4)首次系统研究了不同比例La掺杂对BVO薄膜介电特性的影响。La掺杂使BVO薄膜的介电常数、介电损耗增加,在少量掺杂(0.025摩尔比)时表现最明显。其机理在于低浓度的La会先进行V位替换,La~(3+)和V~(5+)间的非等价替代及原子半径间的巨大相差,引起晶格体积膨胀和晶格扭曲的结构重排,引发氧空位V_o~¨等缺陷,造成介电常数、介电损耗的增加和弛豫程度的显著增强。(5)用CSD法成功制备了BIMEVOX.10(ME=Ti,Co,Fe,Ni,Mn)薄膜,研究了其结构和电学特性。重点讨论了BIMNVOX.10薄膜在300-485K温度范围的电特性,研究表明BIMNVOX.10薄膜的介电弛豫可能是由氧空位的短程扩散传导引起,属于多分散性弛豫。发现BIMNVOX.10薄膜具有室温弱铁磁特性。(6)深入研究了BIMEVOX体系电解质材料中具有最高电导率的Bi_2Cu_(0.1)V_(0.9)O_(5.35)(BICUVOX.10)粉体和薄膜材料的制备和特性。采用化学溶液法制备了BICUVOX.10纳米粉末,比常规固相法的合成温度降低了~300℃。研究了PEG4000表面活性剂、制备方法和粉末分散性间的联系。发现PEG4000能有效改变纳米颗

纳米材料文献综述

北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY 碳纳米管的性质与应用 姓名:赵开 专业:应用化学 班级: 0804 学号: 080105097 2011年05月

文献综述 前言 本人论题为《碳纳米管的性质与应用》。碳纳米管是一维碳基纳米材料,其径向尺寸为纳米级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口。碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等力学,电磁学特点。近年来,碳纳米管在力学、电磁学、医学等方面得到了广泛应用。 本文根据众多学者对碳纳米管的研究成果,借鉴他们的成功经验,就碳纳米管的性质及其功能等方面结合最新碳纳米管的应用做一些简要介绍。本文主要查阅近几年关于碳纳米管相关研究的文献期刊。

碳纳米管(CNT)是碳的同素异形体之一,是由六元碳环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管,其中每个碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子发生完全键合。碳纳米管是由一层或多层石墨按照一定方式卷曲而成的具有管状结构的纳米材料。由单层石墨平面卷曲形成单壁碳纳米管(SWNT),多层石墨平面卷曲形成多壁碳纳米管(MWNT)。自从1991年日本科学家lijima发现碳纳米管以来,其以优异的力学、热学以及光电特性受到了化学、物理、生物、医学、材料等多个领域研究者的广关注。 一、碳纳米管的性质 碳纳米管的分类 研究碳纳米管的性质首先要对其进行分类。(1)按照石墨层数分类,碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。(2)按照手性分类,碳纳米管可分为手性管和非手性管。其中非手性管又可分为扶手椅型管和锯齿型管。(3)按照导电性能分类,碳纳米管可分为导体管和半导体管。 碳纳米管的力学性能 碳纳米管无缝管状结构和管身良好的石墨化程度赋予了碳纳米管优异的力学性能。其拉伸强度是钢的100倍,而质量只有钢的1/ 6,并且延伸率可达到20 %,其长度和直径之比可达100~1000,远远超出一般材料的长径比,因而被称为“超强纤维”。碳纳米管具有如此优良的力学性能是一种绝好的纤维材料。它具有碳纤维的固有性质,强度及韧性均远优于其他纤维材料[1]。单壁碳纳米管的杨氏模量在1012Pa范围内,在轴向施加压力或弯曲碳纳米管时,当外力大于欧拉强度极限或弯曲强度,它不会断裂而是先发生大角度弯曲然后打卷形成麻花状物体,但是当外力释放后碳纳米管仍可以恢复原状。 碳纳米管的电磁性能

超导材料的性能与应用综述

超导材料的性能及应用综述 班级:10粉体(2)班学号:1003012003 姓名:徐明明 摘要:回顾了超导现象的发现及发展,综述了超导电性的微观机理,超导物理学研究的历史和主要成果,介绍了超导电性的几种突出的应用,并指出目前对于超导电性的认识在理论、实验、研究上都是初步的 ,还需要进行更多的和更深入全面的研究。 关键词:超导电性;超导应用;BCS理论;应用 一、超导现象的发现及发展 1908 年, 荷兰莱登实验室在卡茂林- 昂尼斯的指导下, 用液氢预冷的节流效应首次实现了氦气的液化,从而使实验温度可低到4~1K 的极低温区, 并开始在这样的低温区测量各种纯金属的电阻率。1911 年,卡茂林- 昂尼斯[1] 发现Hg 的电阻在4. 2K 时突降到当时的仪器精度已无法测出的程度, 即Hg 在一确定的临界温度T c= 4. 15K 以下将丧失其电阻,这是人们第一次看到的超导电性。昂尼斯也凭这一发现获得了1913 年的诺贝尔物理学奖。后来的实验证明,电阻突变温度与汞的纯度无关,只是汞越纯,突变越尖锐。随后,人们在Pb及其它材料中也发现这种特性:在满足临界条件(临界温度 Tc、临界电流 Ic、临界磁场 Hc)时物质的电阻突然消失,这种现象称为超导电性的零电阻现象。应该指出,只是在直流电情况下才有零电阻现象。从此,诞生了一门新兴的学科——超导。 一直到20世纪50年代,超导只是作为探索自然界存在的现象和规律在研究,1957年Bardeen、Cooper和Schrieffer[2]提出了著名的BCS理论,揭示了漫长时期不清楚的超导起因。1961年Kunzler将Nb3Sn制成高场磁体,开辟了超导在强电中的应用,特别是 1962 年Josephson效应的出现,将超导应用推广到一个崭新的领域。到20世纪70年代超导在电力工业和微弱信号检测应用方面的进展显示了它无比的优越性,但由于临界温度低,必须使用液氦,这就极大地限制了它的优越性。从20世纪70年代起人们就将注意力转向寻找高温超导体上,在周期表

铋系半导体材料制备及水污染治理研究进展

铋系半导体材料制备及水污染治理研究进展 发表时间:2019-07-18T09:06:38.667Z 来源:《科技尚品》2019年第3期作者:顾传波董梅 [导读] 近年来,铋系光催化剂因为具有合适的带隙及独特的电子构型和层状结构,在可见光照射下即可表现出优良的光催化性能。无论在有机物降解还是气体净化方面,铋系光催化剂材料都展现出了优越的性能,受到了越来越多的关注。 中芯国际集成电路制造(天津)有限公司 随着环境污染的加剧和能源的短缺,人类已陷入能源危机。寻找有效的高性能新能源来代替不可再生能源,已成为当前人类解决能源危机的有效方法之一。新能源材料是引导和支撑新能源发展的重要基础,是降低碳排放、优化能源结构、实现可持续发展的重要途径。其中,光催化以其室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能,成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。 一、铋系半导体材料制备 1.一元金属铋系化合物。一元铋系光催化剂主要包括氧化铋和硫化铋。目前已经报道的氧化铋有α,β,γ,δ 相( Bi2O3) 和非计量相( Bi2O 2. 33和Bi2O0. 75) 等多种晶态结构氧化铋物理性质的特殊性及晶体形态的多样性使其广泛应用于电子陶瓷、高折光率玻璃、光电材料、核工程、传感器、微电子元件、高温超导材料、核反应堆燃料和催化剂等领域中。氧化铋属于间接带隙半导体,且不同晶相的氧化铋的禁带宽度差别较大,范围约为2 ~ 3. 96 eV,光催化性能差异也较为明显,其中带隙能依次递减,在可见光下都表现出了较好的降解污染物性能,且呈现依次增高的趋势。目前氧化铋的制备方法包括沉淀法、高温煅烧法、静电纺丝法、铋单质氧化法、水热合成法、熔体雾化燃烧法等。 2. 卤氧化铋系化合物。卤氧化铋系半导体材料是近几年来研究最为广泛的一种新型光催化材料,包括氯氧化铋,溴氧化铋和碘氧化铋等,属于四方晶系。随着卤素原子序数的增加,卤氧化铋的禁带宽度呈现逐渐递减的趋势,BiOBr 和BiOI 的带隙能分别在2. 6 和1. 8 eV 左右,具有很好的可见光光催化活性。卤氧化铋制备方法非常简单,常温常压下将含铋盐的溶液与含卤素的钾盐混合搅拌即可得到。通过水解法、微乳液法、溶剂热法、静电纺丝法和固相法等还可制备出光催化性能更为优异的特定形貌纳米卤氧化铋。铋系半导体材料的开发显然有效解决了TiO2的可见光吸收问题,但量子效率低和光生载流子复合依然是铋系光催化剂在光催化过程中亟待解决的难题。近年来研究者们一直努力探索采用各种方法如掺杂、复合、助催化剂负载等手段来改善铋系光催化剂的量子效率,以期获得优异的光催化性能,并将其运用于环境污染物去除。目前,铋系光催化剂在大气净化、有机废水处理、重金属离子去除、杀菌等方面的应用已取得了一系列的重要研究成果。 二、水污染治理研究进展 1.有机染料去除。有机染料广泛应用于纺织、印染、涂层、医药等行业。在这些工业生产过程中,有10% ~ 15% 的有机染料随工业废水排放到周围的水体、土壤及大气中。这些有机染料色度高、毒性大、成分复杂、化学需氧量( COD) 高、化学性质稳定,对生态环境尤其是水环境造成了严重的污染。铋系光催化材料作为光催化领域研究的热点,常常用于降解水中罗丹明B、甲基蓝和亚甲基蓝等染料类化合物。由于染料敏化作用的存在,某些铋系光催化剂( 如碳酸氧铋、卤氧铋等) 即使本身不能吸收可见光,在可见光下也可以快速地使染料褪色。可见光下染料本身先吸收电子被激发,进而向铋系催化剂导带上注入电子,注入的电子进一步和催化剂表面吸附的氧气发生反应,生成超氧自由基、羟基自由基等活性物种。在多种活性物种的共同作用下,染料分子逐步被氧化分解成小分子并最终被矿化成二氧化碳、水等。表征结果显示该界面异质结材料具有较大的比表面积,更重要的是ZnO 的耦合能明显改善BiOI 光生载体的转移,既有效抑制了光生电子和空穴的复合,又显著延长了光生载流子的寿命,因此我们将p-n 型ZnO/BiOI 异质结的超高光催化活性归结为该材料的高比表面积和界面异质结结构。 2.有机农药去除。我国是农业生产大国,有机农药( 原药) 的年使用量高达数十万吨。虽然农药在农业病虫草害防治方面具有重要应用,但是近年来的过度使用使其在环境中尤其是水中的残留量日益增多,严重威胁着人类健康。除了有机染料,铋系光催化剂被广泛地用于有机农药光催化降解。例如,在非离子型表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚的辅助下,将Bi2WO6用于疏水性抗生素诺氟沙星的可见光催化降解。结果表明,适量的会吸附在Bi2WO6表面,促进诺氟沙星的吸附、降解; 当TX100 浓度为0. 25 mM,pH 值为9 时,降解效果最佳。此外,他们还通过捕获剂实验探明了起决定作用的活性物种,利用高效液相色谱-串联质谱联用仪( HPLC /MS /MS) 检测了诺氟沙星降解的中间产物,并提出了可能的降解历程。由此可见,铋系半导体材料在染料、农药和抗生素等难降解有机污染物的可见光去除上具有极大的应用前景,虽然催化剂和改性方法的不同在一定程度上改变了铋系半导体的光催化机理,但其深度降解有机污染物的根本原因在于利用可见光下其表面所产生的多种类型氧化性活性物(空穴、羟基自由基、超氧负离子和单线态氧等) 的氧化还原协同作用。 3. 无机废水处理。无机废水主要源于现代化工、冶铁、采矿等部门在生产过程中所排出的废水,且多数含有强氧化物、重金属离子、高价态盐等有害物质,对人类和环境都造成了危害。其中重金属离子可通过迁移逐步在植物和其他生物体内富集,进而通过食物链转至人体或牲畜体内蓄积,对动植物乃至人类造成更大的危害。目前,无机废水的治理已经引起了广泛关注。现有的处理技术包括化学沉淀法、活性炭吸附法、湿法氧化法等。但这几类治理方法均存在成本高、易造成二次污染等缺点。而光催化因为以太阳能为直接驱动力,具有环境友好、循环可逆等优点,受到研究者的广泛青睐。由此可见,铋系半导体材料不仅可以通过其表面强氧化性活性物种实现有机污染物的深度氧化,还可以利用其导带电子的还原能力有效还原重金属离子和溴酸根等。鉴于实际废水的复杂性,利用铋系光催化剂同时实现有机污染物和高价态有毒离子的去除显然具有重大意义。 三、发展态势 铋系半导体作为一种新型的光催化剂,尽管其在紫外光和可见光照射下均具有较好的光催化性能,但其研究尚未成熟,还存在一些问题。1)目前已开发的新型光催化剂,其光催化反应机理的研究还处于设想与推测阶段,需要通过不断的实验进一步进行验证。换言之,只有通过深入的研究和实践,才能使得新型光催化剂实用化。2)光催化剂的固化一直是光催化剂应用于实际生活中的主要问题之一。光催化剂的粉体在实际应用时不便回收、多次利用,且容易造成二次污染,因此,光催化剂固化是将来发展的必然趋势。目前主要的固化方法是制备光催化剂薄膜,基板的选择、薄膜与基板的连接、薄膜的制备工艺等都是需要定量定性考虑的问题。3)虽然已开发出多种可见光响应光催化剂,但大部分光量子效率不高。部分光催化剂在可见光区的催化能力也较低,且某些高价铋光催化剂容易失去活性。部分光

【均衡】推进义务教育均衡发展工作汇报

【关键字】均衡 推进义务教育均衡发展工作汇报 尊敬的各位领导: 今天,各位领导亲临我县考察指导工作,这是对我县的高度重视与关怀。在此,我代表中共岳阳县委、县人大、县政府、县政协,以及全县广大教师和教育工作者,对杨副厅长一行表示热烈的欢迎和衷心感谢! 我县地处湘北,濒临洞庭,面积2716平方公里,辖20个乡镇,人口约69万,是典型的农业大县,属经济欠发达地区。全县共有义务教育阶段学校103所,其中初中43所,在校学生18423人,专任教师1765人;小学59所,在校学生35034人,专任教师2148人;特殊教育学校1所,在校学生109人,专任教师21人。 推进教育均衡发展,是实现教育公平的决定性因素,是贯彻落实科学发展观、全面构建社会主义和谐社会的重大战略举措。近年来,我县在上级党政和教育行政部门的正确领导下,积极实施教育强县战略,切实落实教育优先发展战略地位,按照教育部《关于进一步推进义务教育均衡发展的若干意见》要求,把推进县域内义务教育均衡发展、确保“人人有学上、上好学”,作为加快富民强县、推进科学跨越的重要举措来抓,采取有效措施,全力推进义务教育均衡发展,并取得了一定成效。2009年11月,我县经省教育厅推荐上报,被国家教育部评为全国推进义务教育均衡发展先进地区。 下面,我代表县人民政府,就我县推进义务教育均衡发展的有关工作向各位领导作简要汇报,敬请批评指正。 主要作法与成效 一、提供有力保障,确保教育资源配置均衡 教育资源配置均衡是实现义务教育均衡发展的前提。我县按照国家、省、市关于推进义务教育均衡发展的要求,加大保障力度,科学规划,均衡配置,为推进义务教育均衡发展提供了有力保障。 一是科学规划。县委县政府作出了建设教育强县的决定,将教育发展纳入经济社会发展规划,确立了建设教育强县的总目标,结合县城总体规划和中心集镇建设规划,科学编制了《县建设教育强县“十一五”规划》、《县关于进一步推进义务教育均衡发展的实施意见》和《县中小学布局调整方案》,明确了推进义务教育均衡发展的“总框架”、“时间表”和“路线图”。 二是优先投入。将义务教育经费全面纳入公共财政保障体系,按照“三个增长”、“两个比例”要求,落实建设教育强县经费保障机制,确保教育经费足额保障,教育投入逐年增长。同时,不断加大县本级财政投入,大力改善办学条件。2005年以来,先后组织实施了中小学危房改造、初中校舍改造、寄宿制学校建设、校舍安全改造、中小学布局调整、合格学校建设等工程,有力地促进了教育硬件均衡发展。我县是个财政弱县,但在教育投入上竭尽了全力。2009年,全县财政总收入为3.2亿元,全县教育经费投入达到3.17亿元,其中义务教育经费2.16亿元,县本级财政投入1.7亿元,全县新增可用财力1034万元全部用于教育。特别是在县财政十分紧张的情况下,2009年新增支出4753万元,落实义务教育教师绩效工资,今年又将义务教育教师绩效工资预算提高到5600万元。全县6268万元义务教育“普九”债务也全部化解。 三是扶困助弱。为保障困难群体公平接受义务教育的权利,我们建立健全了贫困学生资助体系,确保不让一名学生因家庭困难而失学。加大对弱势群体的关爱扶助力度,实施“留守儿童”关爱工程,残疾儿童就读特殊教育学校实行全免费,进城务工人员子女全部按就近

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