喷流-移动床垃圾衍生燃料热解燃烧特性研究

垃圾的处置已成为全球性环境问题。与填埋法相比，焚烧、热解和气化等热处理法具有减容、减量和能源化利用等优点。如何控制垃圾焚烧过程中HCI、二恶英和未燃尽碳氢化合物等污染物的排放也引起越来越多国家的关注。采用先热解（或气化）再气相燃烧的方法以及对垃圾预处理保持垃圾组成相对稳定的RDF技术是减少二次污染的有效手段。喷动技术能够用相对较小气量流化较粗大颗粒，是进行RDF热解的较佳选择。但RDF具有密度小、流动性差等特点，考虑减少空气量和改善RDF流动性，在喷动床中水平引入辅助气，称为"喷流一移动床"。本论文首先在室温下对喷流一移动床的流体力学特性进行了研究。结果表明，水平辅助气的引入可以降低中心最小喷动气速，调控喷泉高度，提高环流区颗粒的流动速度，增大颗粒的循环流量。在此基础上，根据先部分燃烧部分热解后气相燃烧以及自热型的原则，设计了下部为喷流一移动床热解室上部为气相燃烧室的两段式RDF热解燃烧反应器，并利用实验室内制备的RDF对该反应器的运行特性进行了评价。论文对喷动空气量和辅助空气量对热解室温度分布、气体分布，二次空气对燃烧室温度分布以及CO和NOx的释放特性的影响进行了研究，然后对有机氯（PVC）和无机氯（NaCI）产生Hcl特性、Ca（OH）2对HCI的脱除特性及机理进行了研究。实验结果表明，RDF可以成功地进行自热型的先热解后气相燃烧，通过改变空气／燃料比可以控制热解室温度，水平辅助气的引入可以使热解室轴向温度分布更加均匀，热解室中可以得到O2含量低于2v％热解气体，热解气体在燃烧室中能完全燃烧。二次空气能够控制燃烧室温度以及Co和NOx的排放。PVC中氯能产生较大数量的HCI外,NaCl同样也可生成HCl；温度对PVC生成HCI量的影响很小，而对NaCI却起主要影响作用。漓温不利于钙化物与HCI反应的进仃，同时CaC12在高温时与石英砂(SiO2)、水蒸汽反应产生HCl，因此Ca（OH）2的脱氯效率会降低。

稀土离子的电荷迁移带与化学键性质研究

本论文主要研究的是掺杂在无机材料中的稀土离子的电荷迁移带，利用复杂晶体化学键的介电理论对晶体的化学键性质进行计算和分析，阐明了稀土离子的电荷迁移带与基质的化学键性质之间的规律，揭示了宏观电荷迁移带的微观机制，进而丰富和发展了稀土发光材料的理论知识。 根据大量掺杂稀土离子的化合物的电荷迁移带数据，利用复杂晶体的介电理论计算和分析出化合物的共价性、键体积极化率、配体在晶体中所呈现的电荷及配位数，进而得到由这四个参数定义的环境因子he。发现环境因子he能够有效地描述电荷迁移带的变化趋势,可以揭示电荷迁移的微观机制。具体获得了Eu3+、Sm3+和Yb3+在不同基质中的电荷迁移能与环境因子之间的定量关系。通过这些定量关系式，我们能够利用复杂晶体的介电理论来估算各种复杂晶体中稀土离子的电荷迁移带位置，为电荷迁移带方面的研究工作提供了理论依据。反过来，利用这一关系我们也可以从实验上测得的电荷迁移能数据来判断晶体结构的正确性。在此基础上，我们从化学键和YBO3：Eu的电荷迁移带的角度出发，研究了YBO3的结构，从而确定它的空间群为C2/c，排除了其他的可能性。 考虑到Eu3+的电荷迁移能随着基质平均能隙的增大而增大，而且利用复杂晶体化学键的介电理论可以估算化学键的平均能隙，我们研究了Eu3+在不同基质中的电荷迁移能与相应的化学键的平均能隙之间的关系，发现它们之间符合定量的线性关系。通过这一线性关系估算出的电荷迁移能与实验值一致，说明利用化学键的平均能隙来估算电荷迁移能的可靠性。在此基础上，我们预测了发光材料Gd4GdO(BO3)3:Eu的电荷迁移带位置，计算的结果与实验值相吻合；探索复杂化合物Li2Lu5O4(BO3)3:Eu中Eu3+取代的阳离子的格位，计算结果表明能量最低的电荷迁移带来源于Eu3+取代五种Lu中的Lu1格位，电荷迁移能的计算值与实验值一致。块状和纳米的Sr2CeO4分别通过高温固相法和溶胶凝胶法获得，根据电荷迁移能随平均能隙的增大而增大的规律，可以将激发光谱中出现的三个峰分别归属为：能量最高的激发峰来源于从O1到Ce的电荷迁移，能量最低的激发峰来源于从O2到Ce的电荷迁移，中间的峰是前面两种峰的叠加。

场发射(FED)用荧光粉的研制与改性

场发射平板显示器（Field Emission Displays, FED）是一种新发展起来的平板显示器，由于其在亮度、视角、响应时间、工作温度范围、能耗等方面具有优良的特性，成为近年新型显示器研究的热点之一。为实现高效的FED红、绿、蓝全色显示，荧光粉在其中起着十分重要的作用。制备性能优良的场发射用彩色荧光粉是决定将来FED技术成功与否的关键因素之一。 本论文研究的内容包括场发射(FED)用荧光粉的研制和改性工作。在场发射(FED)用荧光粉研制方面，采用溶胶-凝胶方法，制备了一系列新型场发射(FED)用荧光粉，包括稀土离子激活的镓酸镧 [(LaGaO3: Re3+ (Re = Eu, Tb, Dy, Tm, Sm)]体系、铟酸钙[(CaIn2O4: Re3+ (Re = Eu, Pr, Tb, Dy,)]体系、铟酸锶[(SrIn2O4: Re3+ (Re = Pr, Tb, Dy)]体系、镓酸镥[Lu3Ga5O12:Re3+ (Re = Eu, Tb，Pr)]体系，并研究了Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Tm等稀土离子在这些基质中的光致发光、低压阴极射线发光性质和能量传递等性质。在荧光粉的改性方面，采用喷雾热解法制备了Sr2CeO4球形场发射用荧光粉，研究了喷雾前驱体溶液中，聚乙二醇浓度、金属离子浓度、烧结温度对形貌及发光性能的影响；采用溶胶－凝胶方法成功将SiO2表明包覆一层CaTiO3:Pr3+, Y3Al5O12:Ce3+/Tb3+荧光粉，得到单分散，球形形貌，分布均匀，具有核/壳结构的球形荧光粉；另外研究了不同的制备方法对Ga2O3:Dy3+荧光粉的发光性能的影响。所得样品用XRD、FTIR、SEM、TEM、漫反射光谱、光致发光(PL)光谱、荧光寿命曲线、低压阴极射线(CL)光谱等进行表征。 在紫外光激发下，稀土离子激活的镓酸镧彩色荧光粉有基质(LaGaO3)的发射和稀土离子(Eu3+, Tb3+, Dy3+, Tm3+, Sm3+)的特征发射，研究表明在基质和稀土离子之间存在能量传递，其能量传递效率因离子而异。在阴极射线激发下，样品仅有稀土离子(Eu3+, Tb3+, Dy3+, Tm3+, Sm3+)的特征发射。如：LaGaO3: Eu3+发红光，LaGaO3: Dy3+发白光，LaGaO3: Tm3+发蓝光，LaGaO3: Sm3+发黄光，LaGaO3: Sm3+,Tb3+发白光。LaGaO3: Tb3+的发光颜色可通过不同Tb3+的掺杂浓度从蓝光到绿光进行调控。在相同的激发条件下，所制备的蓝光发射的LaGaO3: Tb3+和LaGaO3: Tm3+荧光粉与商业FED用蓝粉(Y2SiO5: Ce3+，日亚化学工业株式会社，NP-1047)相比具有更好的色纯度和更高的发光效率；所制备的黄光发射的LaGaO3: Sm3+荧光粉与商业低压黄色荧光粉((Zn,Cd)S: Ag，日亚化学工业株式会社，NP-1020)相比，色纯度接近，但具有更高的发光效率。并首次实现了单一基质中白光发射(LaGaO3: Sm3+,Tb3+), 所制备的稀土离子激活的镓酸镧彩色荧光粉[(LaGaO3: Re3+ (Re = Eu, Tb, Dy, Tm, Sm )]在场发射器件有潜在的应用。 在稀土离子掺杂的Sr/CaIn2O4荧光粉体系中，在基质Sr/CaIn2O4和掺杂离子Pr3+/Tb3+/Dy3+存在高效能量传递。基质Sr/CaIn2O4吸收能量向激活离子Pr3+/ Tb3+/Dy3+传递，发射为稀土离子Pr3+/Tb3+/Dy3+的特征发射，发光强度、荧光寿命等符合应用要求，在低压电子束激发下，Sr/CaIn2O4: Pr3+/Tb3+/Dy3+荧光粉为稀土离子的特征发射，其低压阴极射线发光(CL)光谱与光致发光(PL)发射光谱一致，CL强度随激发电压，电流密度增加而增强。 对于CaIn2O4:Eu3+荧光粉，进一步研究表明CaIn2O4:Eu3+荧光粉的光致发光和阴极射线发光颜色可以通过掺杂不同浓度的Eu3+从白光，黄光，到红光进行调控。低浓度掺杂发白光，高浓度掺杂发红光，适当的浓度发黄光。 在Lu3Ga5O12:Re3+ (Re = Eu, Tb，Pr)荧光粉体系中，在紫外（UV）和低压阴极射线激发下，所制备的荧光粉Lu3Ga5O12: Eu3+, Lu3Ga5O12: Pr3+为稀土离子Eu3+, Pr3+的特征发射，分别发黄光和绿光。Lu3Ga5O12:Tb3+的发光颜色因Tb3+掺杂浓度不同而不同，低浓度掺杂发蓝光，高浓度发绿光。 Sr2CeO4荧光粉在UV及低压阴极射线激发下发出强烈蓝光，源于配体到金属离子电荷迁移带跃迁(Ce4+-O2-)。其阴极射线发光强度与电压及灯丝电流呈良好的线性关系。 采用溶胶－凝胶方法的核壳结构的SiO2@CaTiO3:Pr3+和SiO2@Y3Al5O12: Ce3+/Tb3+荧光粉, FESEM和TEM结果表明这种核壳结构的发光材料表面致密，厚度均匀，保持了单分散SiO2微球的形貌特征。在UV及低压阴极射线激发下，SiO2@CaTiO3:Pr3+呈强红色发射，源于Pr3+ 的1D2—3H4 (612 nm)跃迁；SiO2@Y3Al5O12:Ce3+和SiO2@Y3Al5O12:Tb3+ 分别发黄绿光和绿光，源于Ce3+的5d-4f和Tb3+的5D4-7FJ (J = 6, 5, 4, 3)跃迁。PL强度可以通过包覆次数调控，CL强度随激发电压及灯丝电流增加而增强。 在Ga2O3:Dy3+荧光粉体系中，采用了溶胶-凝胶，氨水共沉淀，和高温固相法制备了Ga2O3:Dy3+荧光粉并比较了他们的结晶行为，形貌，光致发光和低压阴极射线发光性能。溶胶-凝胶法制备由于原料在分子层次上混合，可以得到纯相，氨水共沉淀和高温固相法原料不如溶胶凝胶法混合均匀，很难得到纯相。溶胶-凝胶和氨水共沉淀所得荧光粉为纳米级别大小，分别呈球形和玉米棒形状；高温固相法微米级别且呈不规则形状。Ga2O3向Dy3+传递能量效率依次按溶胶-凝胶，氨水共沉淀，和高温固相法逐渐降低。在紫外光激发下，分别发白光，蓝白光，蓝光。其低压阴极射线发光与光致发光类似。相比之下，溶胶-凝胶法制备Ga2O3:Dy3+荧光粉比氨水共沉淀和高温固相法制备要好。

ICP-OES的悬浮进样方式及ICP-MS的碰撞/反应池技术的研究与应用

本论文分为两部分：1. 综述部分（第一章和第二章），评述了悬浮进样方式在电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）中的研究与应用；电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）中碰撞/反应池技术研究的新进展。2. 实验部分（第三章至第九章），内容包括针对不同性质的样品悬浮液选择适当的稳定剂和悬浮雾化ICP-OES的校准方法研究；以混合碰撞/反应气体解决难度较大的高纯氧化钕中稀土杂质测定的干扰问题；以及浊点萃取-石墨炉原子吸收法测定环境样品中痕量镉、氢化物发生-原子荧光光谱法测定铅基合金中砷和植物样品中锗等实用性强的分析方法研究。 ICP的传统进样方式是将样品转化成水溶液形式，以溶液方式进样。然而大多数样品是以固态形式存在，许多样品相当难溶或难熔。采用直接固体进样方法对这些样品进行分析，是分析工作者追求的目标之一。悬浮液进样是一种固体直接进样方法，除了具有其它固体进样技术的优点外，其最大优点是可以像溶液雾化一样用标准水溶液校准。本研究针对实际分析工作中遇到的具体样品，对悬浮进样ICP-OES技术进行了比较深入的研究，成功解决了样品处理繁琐和样品难以处理等困难。对特殊地质样品和激光晶体材料（Nd:YAG）的悬浮进样分析进行了探索。主要工作为：①建立分析地质样品中主量和微量元素的方法，标准水溶液可以成功地用于校准。优点是可以同时对地质样品中的Si和其它元素进行分析，避免了传统分析时需分别处理样品的麻烦。②探索了分析铌钽矿中铌和钽的应用。由于铌和钽具有强抗化学腐蚀性，所以溶液进样分析时样品处理过程复杂。结果表明，以标准水溶液校准时，只要样品研磨时间延长至5 h，即可获得悬浮进样的满意的回收率。③研究了分析掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)中钕掺杂量的可行性。研究表明，加入适量聚丙烯酸作分散剂并调节pH为6，可以得到稳定悬浮液；以通用标准加入法（GSAM）校准可以得到满意的结果。 我国的稀土资源占世界的80％以上，高纯稀土氧化物是高科技领域中的重要材料。碰撞/反应池技术是目前四极杆ICP-MS消除干扰的先进技术，可以选择性地减少某些基体干扰，使背景和检测限得到显著的改进。本实验选择氧化钕（有7个同位素）作为研究对象，采用碰撞/反应池技术重点解决四极杆ICP-MS方法对高纯Nd2O3中稀土杂质进行测定时，基体Nd对Tb、Dy和Ho严重的氧化物或氢氧化物干扰难题。研究结果如下：①在四极杆高分辨率模式下，可以消除Nd对Pr的相邻峰的拖尾干扰；②采用碰撞/反应池技术，设计了10% O2-10% Ar-80% He混合气体作为碰撞/反应气，将Tb、Dy和Ho分别转化为相应的氧化物离子进行测定，成功地消除了基体Nd对Ho的干扰；Nd对Tb和Dy造成干扰的表观浓度显著降低。本方法可直接测定纯度为6N的高纯Nd2O3中的Ho；对纯度为6N的高纯Nd2O3中的Tb和Dy进行扣除，可以分析纯度达5N的高纯Nd2O3中的Tb和Dy。与文献报道的其它消除基体Nd干扰的方法相比较，此方法能够对纯度更高的Nd2O3进行直接分析，且操作简便。此方法也可进一步拓宽，有望解决其它轻稀土氧化物对中重稀土检测的质谱干扰问题。 论文的7～9章的工作包括：浊点萃取-GFAAS测定环境样品中痕量镉、HG-AFS分析铅基合金中砷和植物样品中锗的研究。针对实际分析工作中的具体困难，以上工作分别解决了分析元素含量低、测定干扰严重及样品处理的问题，建立了实用性强、准确度高的分析方法，具有实际应用价值。

酶生物燃料电池载体选择及其应用基础研究

酶生物燃料电池（EBFC）是利用酶作为催化剂将化学能转化为电能的装置。由于氧化还原蛋白质和酶通常具有复杂的空间结构，活性中心深埋在它们的肽链中，很难与基底电极进行直接电子传递，从而影响了电池的性能。但使用适当的载体对电极表面进行修饰，可以实现直接的、快速的电子传递。因此，开发稳定性好、成本低、能够有效促进氧化还原蛋白质或酶与基底电极进行直接电子传递的载体成为EBFC发展中的重要课题之一。 本论文主要集中于EBFC中蛋白质或酶载体的选择方面的研究。探讨不同性质的载体，包括半导体电物质、生物相容性物质和导电物质对氧化还原蛋白质或酶的直接电子传递的影响。同时以SiO2纳米粒子为例，探讨了载体促进氧化还原蛋白质直接电子传递的作用机理。通过对不同载体的考察，最终选择了一种合适的材料组装成葡萄糖/O2 EBFC，并考察了EBFC的性能。主要结果如下： 1．将SiO2纳米粒子固定在GC电极上，成功实现了细胞色素c（Cyt c）的准可逆的直接电化学反应，并在这基础上提出双功能机理模型，说明了半导体对氧化还原蛋白质和电极之间的直接电子迁移的影响。 2．发现Cyt c能够在SBA-15膜修饰的电极上实现准可逆的直接电化学反应，并能够对H2O2产生较好的电催化还原效果。 3．以生物相容性物质壳聚糖为载体，分别研究了Cyt c、微过氧化物酶（MP-11）和葡萄糖氧化酶（GOD）的准可逆的直接电化学反应。并发现固载在壳聚糖上的Cyt c和MP-11对H2O2和O2还原有很好的电催化活性，而固载在壳聚糖上的GOD对葡萄糖氧化有很好的电催化活性。 4．以碳纳米管（CNT）为载体，实现了GOD的准可逆的直接电化学反应。并在氧化还原媒介体的作用下实现了其对葡萄糖的电催化氧化。 5．将筛选出的最佳载体组装成葡萄糖/O2 EBFC，分别以葡萄糖氧化酶和漆酶作为阳极和阴极的催化剂，制得有隔膜和无隔膜的EBFC。

等离子体平板显示（PDP）用荧光粉的合成及其光谱性质

等离子体平板显示（PDP）是目前高清晰度、大屏幕平板显示中的佼佼者，使挂壁彩电成为现实，但其关键部分之一-PDP荧光粉的发展却存在着相当滞后的问题，因此急需开发出性能更好的PDP荧光粉或对现有荧光粉的性能进行改善。改善PDP荧光粉性能的重要手段之一是选择合适的合成路径，因此本文探索了软化学合成方法-水热法在合成 PDP荧光粉合成中的应用，同时也采用高温固相法、共沉淀法对PDP荧光粉进行了合成，通过对比分析探索合成方法对PDP荧光粉光谱性质的影响。分别采用水热法、高温固相法、共沉淀法对掺杂稀土发光离子的稀土正硼酸盐（Y，Gd）BO_3、正磷酸盐（La，Gd）PO4、矾酸盐（Y，Gd）VO4、矾磷酸盐Y（P，V）O_4和硼硅酸盐LoBSIOS进行了合成，并用XRD、IR、SEM、XPS、TG-DTA等手段对其结构进行了表征，对上述PDP荧光粉的真空紫外（VUV）光谱、紫外可见光谱及发射光谱性质进行了研究，得到了一些新的、有意义的结果。（1）首次采用水热法以稀土氧化物、氢氧化物或硝酸盐与硼酸为原料合成了（Y,Gd）BO_3：RE~(3+)（RE＝Eu，Th）系列荧光粉，并对其VUV光谱特性进行了研究。sEM分析发现水热法以氢氧化物、硝酸盐合成的荧光粉粒度在100-200nm之间。XPS揭示不同基质中带结构具有一定的差异。光谱分析发现（Y,Gd）BO_3：RE~(3+)的VUV光谱中110-175nm范围内存在着基质硼酸根（B3场）的吸收带，该吸收带随基质中G矛"浓度的增大而增强并发生了红移，认为红移是由于基质中B-O反键轨道能量的变化引起的。对能量传递过程进行分析认为G矛十起到能量传递中间体的作用，使基质对激活剂的敏化效率随G矛十浓度的增大而提高。（Y,Gd）BO3:RE3＋中基质敏化效率的提高也可能是由于基质敏化带的红移使Gd3十或RE3＋更容易从基质中获得能量。我们认为作为PDP荧光粉Eu3＋或Th3＋在GdB03基质中的发光性能更好。对水热合成的（Y,Gd）BO3：Eu~(3+)荧光粉进行热处理发现，荧光粉的亮度随热处理温度的提高而明显增强，说明一定温度下热处理有利于提高荧光粉的发光性能，这可能是由于热处理后荧光粉的结晶度提高，内部缺陷减少。比较水热法、高温固相法和共沉淀法对荧光粉性质的影响时发现三种方法制备的荧光粉光谱特性基本一致，但高温固相法和共沉淀法制备的荧光粉粒度较大，形貌不规则。（2）采用水热法制备了不同G矛十浓度的PDP荧光粉（L a，Gd）Po4：RE3＋（RE＝Eu，Tb），发现以稀土硝酸盐溶液和伽玩）2HPO4为原料，在pH值为5·240oC下反应3天可以合成出结晶度较高的纯相。从SEM照片中观察到水热法制备的荧光粉为晶化很好的棒状晶体。对水热法制备的LaP04：Eu3+和GdPO4：Eu3+进行热处理后发现热处理后晶体的尺寸变小，但形貌没有发生明显的变化，发光性能效果稍有提高。首次对共沉淀法合成的不同Gd3＋浓度的（La，Gd）PO4：KE3＋（RE=Eu，Tb）荧光粉的VUV光谱进行了分析，并研究了Gd3＋在能量传递过程中的作用，发现随基质中Gd3十浓度的增大，基质对发光离子的敏化效率提高，认为Gd3＋起着能量传递中间体的作用。同时观察到（La，Gd）PO4：Eu3+中电荷迁移带随着Gd3＋浓度的增大而发生红移，这也可能会导致基质对Eu3+敏化效率的提高。首次利于xPs分析了LaPO4和GdP04的价带结构，发现LaP04的价带由O2的2P能级构成，而GdPo4的价带则是由O2-的2p能级和Gd3＋的4f能级共同构成，这种价带结构的差异可能对（La，Gd）PO4：RE3＋在VUV区的吸收产生影响。（3）首次对水热法合成的（Y,Gd）VO4：Eu3+的VUV光谱进行了研究，观察到120-170nm范围内存在着vO43一离子团的弱吸收带，200nm处存在着来自2P（O）→4f（Y）或5d（均跃迁的激发带，20onm以后的激发宽带是由Eu3＋的电荷迁移带与VO43-的吸收带重叠而成的。对不同Gd3＋浓度的（Y，Gd）VO4：E矿"的vLJ'v光谱进行研究发现，在一定G矛＋浓度范围内Gd3＋的加入使基质vo43+对Eu3+的敏化效率提高。对（Y,Gd）VO4：Eu3+中的能量传递过程进行分析认为，（Y,Gd）vo4：Eus＋中可能存在着VO_4~(3-)→Eu~(3+)和VO_4~(3-)（vuv）→Gd~(3+)→VO_4~(3-)（UV）→Eu~(3+)等几种能量传递方式，Gd3＋起着能量传递中间体的作用。（4）首次采用水热法合成了Y（P，v）O4：Eu3"红色荧光粉，发现初始体系pH为12.5、在240℃下反应6天可以得到Y（P，V）o4：Eu3＋纯相。结合XRD和SEM分析发现Y（P，V）O4：Eu3＋荧光粉的粒径随VO3-4浓度的增大而增大，YPO4：Eu3+的粒径为100-150nm，而YVO4：Eu3+的粒径则为400-450nm。对水热法合成的Y（P， V）O4:Eu3+的VUV光谱进行研究发现基质对Eu3+的敏化效率随VO3-4户含量的增多而提高。通过比较发射光谱中~5D_0→~7F_2与~5D_0→~7F_1跃迁的强度发现二者强度之比随VO_4~(3-_浓度的增大而增大，说明荧光粉的色纯度随VO4含量的增多而更好。比较水热法和高温固相法合成的Y（P，V）O4：Eus"的VUV光谱发现水热法制备的荧光粉在真空紫外区的吸收较弱，说明水热法制备的荧光粉虽然粒度较小，形貌规则，但发光性能不如高温固相法制备的Y（P,V）O4：Eu3＋荧光粉。（5）分别采用水热法和高温固相法制备了单掺稀土发光离子的LaBSIOS，并对它们的光谱性质进行了研究。通过比较产物的SEM照片发现水热法可以制备出粒度为2-3μm，形状近似于球形的产物，而高温固相法制备的样品形貌不规则，粒度分布范围广。对水热法制备的LaBSiO_5：Eu~(3+)进行红外光谱分析发现1300-400cm~(-1)范围内为BO_4基团和SiO_4基团的振动峰。首次对高温固相法制备的LaBSiO_5:Re~(3+)（RE=Eu，Sm，Th）的vuv光谱性质进行了分析，认为其VUV光谱中125-200nm范围内存在着BO_4基团的吸收带（125-165nm）和SiO4四面体的吸收带（165-183nm）。比较两种方法制备的荧光粉的光谱性质和亮度发现两种方法制备的荧光粉光谱性质基本一致，而水热法制备的LaBSiO_5：RE~(3+)（RE＝Eu，Sm，Tb）在254nm紫外光激发下亮度相对较低。

直接甲醇燃料电池耐甲醇氧还原电催化剂的研究

燃料电池以其高效、环境友好的发电方式，被誉为21世纪的能源技术。其中，直接甲醇燃料电池（DMFC）更以燃料甲醇来源丰富，价格低廉，储存、携带方便而成为近年的研究热点。目前DNDFC存在的一个主要问题是"甲醇透过"，即甲醇从阳极穿过固体电解质膜进入到阴极，而阴极催化剂一般是Pt/C，因此在阴极会同时发生甲醇氧化和氧还原，严重降低了电池的库仑效率和电压效率。此夕卜甲醇及其氧化中间产物还会使P口C中毒。虽然试验了一些低甲醇透过率的电解质膜，但仍无法完全消除甲醇透过。因此研制对氧还原催化活性高而对甲醇氧化没有活性，即耐甲醇的氧还原电催化剂是一个十分重要的课题。本论文主要从催化剂的组成、热处理、制备方法和载体等方面进行了相关研究，此外，还开展了生物燃料电池阴极电催化剂的研究。具体结果如下：1．热处理对电催化剂性能的影响（1）首次研究了炭载铂（Pt/C）对氧还原和甲醇氧化的催化活性与热处理温度的关系。发现P"C的催化活性随热处理温度的升高而降低，其原因是热处理使R／C中Pt的结晶度提高、粒径变大、表面浓度降低。但是，热处理使PUC催化甲醇氧化活性的降低程度远大于催化氧还原活性的降低程度。该研究提供了一种有效改善P口C催化剂耐甲醇性能的简便方法。（2）研究了炭载四狡基酞著钻（CoPcTc／C）和炭载四苯基铁叶琳（FeTPP／C）对氧还原和甲醇氧化的催化活性与热处理温度的关系。发现800℃热处理的CoPcTc／C对氧还原的催化活性最高；XPS和XRD分析表明，其活性位主要为含CoN4结构的物质。FeTPP／C催化剂与CoPcTc／C类似，700℃热处理的对氧还原催化活性最高。二者对甲醇氧化都没有活性。（3）首次研究了炭载四苯基铁叶琳一铂（FeTPP-Pt/C）复合催化剂对氧还原和甲醇氧化的催化活性与热处理温度的关系。发现热处理使FeTPP-Pt/C对氧还原的催化活性提高，并且优于相应P灯C，这是因为复合催化剂对氧还原的催化活性来源于FeTPP和Pt两部分。另外，FeTPP-Pt／C对甲醇氧化的催化活性随热处理温度的升高而降低，降低幅度大于相应Pt/C，这是因为在复合催化剂中，FeTPP在Pt/C表面的分散会降低甲醇与R的接触。700℃热处理的FeTPP-Pt/C对氧还原的催化活性最高，并且耐甲醇能力很强，非常适合作为DMFC阴极电催化剂。（4）首次研究了FeTPP-TiO2/C复合催化剂对氧还原的催化活性与热处理温度的关系。发现70。℃热处理的FeTPP-TiO2／C对氧还原的催化活性最高，并且稳定性好；复合催化剂提高了氧还原的电子转移数。这是因为TIOZ能够将FeTPP催化氧还原过程中产生的H2O2及时分解为O2和H2O，再重新被FeTPP还原。TIOZ的加入有望改善过渡金属大环化合物催化剂的长程稳定性。此夕卜该复合催化剂对甲醇氧化没有活性。2．制备方法对电催化剂性能的影响（1）首次同时研究了Pt/C对氧还原和甲醇氧化的催化性能，讨论了影响Pt/C催化活性的主要因素。XRD、XPS和TEM分析表明，无定型Pt含量高的Pt/C对氧还原的催化活性较高，表面氧化物含量高的Pt/C对甲醇氧化的催化活性较高。为制备耐甲醇能力强、催化氧还原活性高的Pt/C催化剂提供了理论参考。（2）比较了平衡吸附法和强制沉积法制备的FeTPP-Pt/C催化剂的性能，发现前者对氧还原和甲醇氧化的催化活性都高于后者，这是因为由强制吸附法制备的复合催化剂，FeTPP将一部分Pt覆盖，使其无法发挥活性。3．活性炭载体对Pt/C电催化剂性能的影响利用多种分析手段，系统比较了VulcanXC-72炭和上海松木炭的物理、化学性质对Pt/C电催化剂性能的影响。发现孔径适当、电导率高、灰分和表面含氧基团较少的活性炭作载体时，制得的P口C催化剂的性能较好。为PEMFC中电催化剂载体的选择提供了一些理论依据。4．生物燃料电池阴极电催化剂的研究首次制备了炭载微过氧化物酶-11（MP-11／C）电催化剂，通过循环伏安法、线性扫描法和旋转圆盘电极技术研究发现，MP-11／C对O2还原具有较高的催化活性，并且稳定性好，为生物燃料电池的研制提供了一种较好的酶固定方法。

ZnO基稀磁半导体的制备与性质研究

本论文利用溶胶一凝胶法和水热法制备了不同离子（Eu~3＋，Sm~3＋，Mn~2＋，Fe~3＋，Co~2＋，Ni~2＋）作为磁性杂质的ZnO基稀磁半导体，并系统地研究了材料的薄膜、粉末和纳米结构的结晶特性、结构形态和光、电、磁性质。溶胶一凝胶法制备的薄膜的晶体为c轴取向生长的六方纤维锌矿结构。薄膜的取向生长受烧结气氛、烧结温度和掺杂离子浓度的影响，其中烧结气氛是影响薄膜取向生长的最直接、最显著因素。随着烧结气氛中氧含量的减小，薄膜的沿c轴生长的趋势加强。此外，烧结温度的提高也增强薄膜沿c轴生长的趋势，但掺杂离子浓度的增加却抑制薄膜的c轴取向生长特性。通过薄膜表面形态的研究发现，在空气中烧结的薄膜由立方晶粒构成，而在真空中烧结的样品则由不规则的片状晶粒组成。组成薄膜的多晶颗粒粒径小于10Onm，15层薄膜的膜厚为357-366nm。掺杂离子在薄膜中均匀分布，成膜过程不改变掺杂离子（Eu3+，Sm3＋，Mn2+，Fe3＋，Co2＋，Ni2＋）和基质离子（Zn2+和O2-）的价态。 不同Eu3+掺杂浓度的ZnO薄膜样品的吸收光谱的吸收边出现在363nm和368nm之间，对应半导体材料的禁带宽度Eg=3.42～3.40ev。由于Eu3＋改变了薄膜的表面性质，Zn1-xEux（0.005≤x≤0.15）薄膜在可见光区出现了一系列干涉带。Zn1-xTMxO薄膜的吸收光谱的吸收边位置出现在356nm-369nm，对应半导体的禁带宽度为3.34-3.46eV，在可见光区发现了Co2＋的电子的d-d跃迁引起的吸收带。随着掺杂浓度的增加，薄膜的透光率逐渐减小。Zn1-xCoxO薄膜在近紫外与可见光区的透光率都在60％以上，Zn1-xEuxO薄膜的透光率则高达90％。在Zn1-xEuxO薄膜的激发发射光谱中，以613nm作为监控波长，激发光谱除了检测到Eu3＋的7F→5D能级的吸收跃迁外，还检测到最大值位于378nm附近的ZnO的吸收带。以394nm为激发波长，发射光谱检测到Eu3+的5D0→7FJ（J＝1，2，3，4）跃迁。以zno的带隙能量378nm作为激发波长进行激发，检测到Eu3+的5D0→7F2跃迁，说明基质zno和E矿十之间存在能量交换。薄膜磁性测试在4-400K温度范围内进行，发现在此温度范围内Zn0.9Eu0.1O薄膜表现居里一外斯顺磁性；在低温区，存在磁性增强现象。zno．gCoo．IO薄膜在23oK以下表现为铁磁性，200K的M-H曲线显示薄膜的剩磁（Br）约为0．21em侧g，矫顽力（Hc）约为327Oe。但Zn0.9Mn0.1O，Zn0.9Ni0.1O，Zn0.9Co0.1O薄膜的磁性测试则显示在80K以上三种薄膜均表现为顺磁性。Zn0.9Eu0.1O薄膜的电阻呈现典型的半导体性质，在ZT的磁场下，薄膜在110K获得最大14.53％的磁阻率。Zn1-xTMxO薄膜的电阻也表现典型的半导体特性，实验研究了薄膜在不同掺杂离子浓度、外加磁场以及温度条件下的磁阻性质。粉末样品中磁性离子的掺杂浓度均小于薄膜样品。Co，Fe，Ni，Mn掺杂的Zn1-xTMxO粉末在80以上均为顺磁性。在Co2＋掺杂的粉末样品中没有发现类似于薄膜样品的铁磁性，说明DMS的磁性与制备条件关系密切。实验证明了利用sol-gel方法，Zno：TM稀磁半导体能够有效地组装在MCM-41和AAO的孔道内。ZnO:TM材料组装进在MCM-41孔道后，不改变孔道的六方结构但使孔径变小。随着组装次数的增加，MCM-41的孔径和孔容累进减小。组装在AAo模板孔道内的材料呈单分散纳米颗粒状态，颗粒粒径小于loonm。组装材料的磁性测试显示：组装在MCM-41内的Zn0.9Co0.1O材料在80K-30OK呈现超顺磁性。而Mn，Fe，Ni掺杂的Zno在此温度范围内表现顺磁性。组装在AAO内的ZnO:TM(TM=Mn，Fe，Co，Ni）材料在SOK-30OK温度范围内都呈现顺磁性。在水热法合成ZnO:A（A＝Bu，Sm，co）纳米粒子的过程中，发现反应温度、压力、时间和溶液浓度等因素只影响Znl．xCoxO纳米粒子的的产量，而溶液的酸度却影响产物的形貌。控制溶液的酸度，可以控制产物的形貌从粒状向棒状转变。当溶液的PH＝5时，在甲醇：水体系中可以水热合成规则的棒状ZnO：RE（RE=Eu，Sm）纳米晶。所得到的Zn0.98Co0.02O纳米晶在80K呈超顺磁行为，而ZnO：RE（RE＝Eu，Sm）纳米晶在80K则表现较弱的顺磁性。 实验通过控制水热条件，制备了一种新型结构的柠檬酸锌晶体。由于利用了水热反应的非平衡合成条件，所得到的晶体的层状结构不同于目前已知的所有柠檬酸配合物的离散型分子结构。单晶衍射结果表明：化合物是一个由八面体和一个非对称单元交替相连构成的二维层状结构。

纳米复合聚合物电解质的电化学研究

聚合物电解质在制备高能密度全固态铿电池、光电化学器件、气体传感器和电化学半导体等器件显示了重要的应用前景，成为近期的研究热点之一。然而，人们目前对聚合物电解质中离子传输、导电机理及电极界面动力学等问题的了解有限，这严重阻碍高性能聚合物电解质的研究和开发。本论文研究工作主要集中在纳米复合聚合物电解质中离子传输和导电机理的研究，内容和创新点表现在以下几个方面：1、设计制备了形状可控的纳米级金微带电极和铂、碳纤维微盘阵列电极。操作相对简单，在普通实验室中就可以制备，电极通过研磨就可以重复多次使用。2、选择四种不同分子量的PEG作为聚合物本体，杂多酸纳米粒子作为添加剂，和铿盐组成了有机一无机纳米复合聚合物电解质。用微盘电极的计时电流方法求出了杂多酸纳米粒子在聚合物电解质中的扩散系数，利用DSC技术和FT-IR光谱解释了离子之间相互作用的机理和电导率提高的原因。3、合成出不同侧链长的梳状丙烯酸铿／甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚醋聚合物电解质。用DSC，TGA和交流阻抗研究了纳米SiO2掺杂的梳状聚合物电解质的电化学和热力学性质。给出了铿离子在纳米复合聚合物电解质中随纳米SiO2含量变化的传输模型。黑抉巍一淤呱4、将聚环氧乙烷，盐和多壁碳纳米管掺杂在一起，制备出一种离子一电子混合导电的聚合物电解质纳米杂化薄膜。用贫流阻抗和DSC技术表征了杂化薄膜的导电性质和热力学行为，给出了体系的等效电路，解释了电导率增加的原因。5、将多壁碳纳米管和碳微珠分别和室温离子液体混合制备了两种无机／有机的纳米复合材料：多壁碳纳米管／离子液体和碳微珠／离子液体。利用交流阻抗技术研究了无机／有机的纳米复合材料的导电机理。用这两种复合材料制备的酶电极可以获得酶的直接电化学，且能够催化O2和H2O2的还原。

AN ALUMINUM OXYNITRIDE FILM

We report on an aluminum oxynitride (AlON) film which was successfully made using the reactiver r.f. sputtering method in an N2-O2 mixture. The fabrication process, atomic components, breakdown field and refractive index of the AlON film are shown in detail. The AlON film is a new polyfilm combining the good properties of Al2O3 and AlN, and it is very interesting with regard to optoelectronic devices and integrated optic circuits.

THE OXIDATION-KINETICS OF THIN POLYCRYSTALLINE SILICON FILMS

The oxidation dynamics and morphology of undoped and heavily phosphorus-doped polycrystalline silicon films oxidized at a wide temperature and time range in dry and wet O2 atmosphere have been investigated. It is shown that the oxidation rates of polycrystalline silicon films are different from that of single-crystal silicon when the oxidation temperature is below 1000-degrees-C. There is a characteristic oxidation time, t(c), under which the undoped polysilicon oxide is not only thicker than that of (100)-oriented single-crystal silicon, but also thicker than that of (111)-oriented single-crystal silicon. For phosphorus-doped polycrystalline silicon films, the oxide thickness is thinner not only than that of (111)-oriented, single-crystal silicon, but also thinner than that of (100)-oriented, single-crystal silicon. According to TEM cross-sectional studies, these characteristics are due to the enhanced oxidation at grain boundaries of polycrystalline silicon films. A stress-enhanced oxidation model has been proposed and used to explain successfully the enhanced oxidation at grain boundaries of polycrystalline silicon films. Using this model, the oxidation linear rate constant of polysilicon (B/A)poly has been calculated and used in the modeling of the oxidation dynamics. The model results are in good agreement with the experimental data over the entire temperature and time ranges studied.

慢正电子对ZnO中本征缺陷的研究

利用慢正电子研究了不同氧含量时射频磁控反应溅射制备的ZnO样品,观察到ZnO中本征缺陷（Vo,VZn）随混合气体中O2比例（PO2）的变化关系.结果表明

ICP刻蚀参数对SOI脊形波导侧壁粗糙度的影响

研究了以C4F8/SF6/O2为刻蚀气体,利用ICP刻蚀技术制作SOI脊形光波导过程中,刻蚀参数与侧壁粗糙度的关系.实验结果表明偏压、气体比例、压强是影响侧壁粗糙度的关键参数,在低偏压、低C4F8/SF6比和较高压强下更容易获得低粗糙度的侧壁.通过优化刻蚀参数,获得了侧壁粗糙度和传输损耗相对较低的SOI脊形波导.

全耗尽CMOS/SOI工艺

对全耗尽CMOS/SOI工艺进行了研究，成功地开发出成套全耗尽CMOS/SOI抗辐照工艺，其关键工艺技术包括：氮化H2-O2合成薄栅氧、双栅和注Ge硅化物等技术，经过工艺设计，获得性能良好的抗辐照CMOS/SOI器件和电路（包括101级环振、2000门门海阵列等）其中，nMOS:Vt=0.7V,Vds=4.5-5.2V,μeff=465cm^2/（V·S），PMOS：Vt=-0.8V,Vds=-5～-6.3V,μeff=264cm^2/(V·S），当工作电压为5V时，0.8μm环振单级延迟为45ps。

CO2、O3浓度升高对油松、银杏抗氧化系统的影响

本文以开顶箱法分别控制CO2、O3浓度，在CO2、O3浓度升高及其二者相互作用条件下，分析沈阳城市森林主要树种油松、银杏活性氧水平，抗氧化系统活性以及膜脂过氧化程度动态变化，揭示城市油松、银杏抗氧化系统对全球气候变化的响应规律。 1. 在短期(60天)内CO2浓度倍增（700µmol mol-1）使油松、银杏超氧自由基（O2-.） 产生速率与过氧化氢（H2O2）含量减少，而抗坏血酸（ASA）含量与超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（GR）活性升高，丙二醛（MDA）含量下降。与对照相比，大多数测定显示出显著差别。植株抗氧化能力增强，对活性氧清除能力提高。但长期（70天以上）CO2浓度倍增处理则使试验结果发生逆转。 2. 高浓度O3（80nmol mol-1）使O2-. 产生速率提高，H2O2 含量增加，MDA含量也随之增加。ASA含量与SOD、APX及GR活性在高浓度臭氧熏蒸的前期升高，但随着臭氧暴露时间的延长ASA含量与保护酶活性均变得低于对照。因此，在高浓度臭氧熏蒸的前期（30天以内），抗氧化酶能够在一定程度上调节自身的活性适应环境变化。但连续的高浓度臭氧胁迫导致活性氧含量升高，抗氧化酶活性下降。在试验后期, 虽然肉眼可见的伤害尚未观察到，但丙二醛含量显著升高，膜脂过氧化程度加深，油松、银杏的抗氧化系统已经不能抵抗长期臭氧胁迫所带来的氧化伤害。 3. 高浓度O3熏蒸初期，经倍增浓度CO2预处理的油松、银杏O2-.产生速率与H2O2含量，SOD、APX、MDAR、GR活性与自然O3浓度条件下植株无显著差异，表明高浓度CO2预处理银杏、油松对O3的抵抗能力增强。但随着高O3曝露时间的延长，O2-.产生速率与H2O2含量增加，SOD、APX、MDAR与GR活性低于对照，而且（经高CO2预处理后移入自然CO2、O3浓度中的植株）之差异逐渐增大，在试验末期达到差异显著水平，表明高CO2诱导油松、银杏产生的对O3胁迫的高抗性是不稳定的。 4.高浓度O3预处理(50天)使油松、银杏的抗氧化系统活性下降，已如前述。将经高浓度O3预处理的油松、银杏分别置入倍增浓度CO2与自然CO2环境中，随后的20天高CO2处理使活性氧水平低于自然CO2环境，而抗氧化酶活性高于自然CO2环境。这表明倍增CO2浓度能有效的恢复高浓度O3处理对油松、银杏的氧化胁迫。