如何对半导体光催化剂进行Mott-Schottky测试、数据处理及分析？

 Mott-Schottky 测试在关于光催化的文献中的越来越常见，如何对半导体光催化剂进行 Mott-Schottky 测试以及对所得数据进行处理、分析？

Mott-Schottky 测试是利用电化学工作站对半导体材料进行电化学性能测试的一种常用手段。通过 Mott-Schottky 测试可以确定半导体的类型、电流密度以及平带电势，它与 UV-vis DRS 测试结合起来还可以计算出半导体的导带、价带位置。在光催化领域，催化剂氧化还原能力强弱与导带价带位置息息相关，导带越负，还原能力越强，价带越正，氧化能力越强。测得光催化剂的导带、价带位置，有利于后续的机理分析，还可以从理论上判断反应是否能够进行。

测试前准备

测试前，需要构建三电极体系，一般将涂覆有光催化剂的导电基底（常见的为 FTO 和 ITO）作为工作电极，铂丝或者铂片作为对电极，Ag/AgCl 或者 Hg/HgCl₂ 作为参比电极，电解液一般为 Na₂SO₄。当然，光催化剂体系不同，电极和电解液的选择可能有所不同，具体以相关参考文献为准。工作电极的详细制备过程在许多硕士、博士的大论文中有详细介绍，这里不再赘述。下面以辰华 CHI 760 E 电化学工作站为例来讲述如何进行测试以及数据处理。

Mott-Schottky 测试操作步骤

（1）测开路电压

三电极体系搭建好后，进行 Mott-Schottky 测试前要先测得开路电压，然后根据开路电压设置电压扫描区间。具体操作：打开电化学测试软件，点击菜单栏 Setup，选择 Technique，继续选择 OCPT-Open Circuit Potential-Time，Run Time 时间长短随自己设置，其他参数不用改，待测出来的开路电压稳定下来（即测出来的是一条并行于 X 轴的波动很小的线），记下软件左下角给出的开路电压数据，如果左下角没显示数据，也可以点击菜单栏 Control，继续点击 Open Circuit Potential，也可以得到开路电压数据。

（2）Mott-Schottky测试

菜单栏 Setup→Technique→IMPE-Impedance-Potential，以开路电压为中心 0.5-1 V 范围内设置起始电位和终止电位，振幅 Amplitude 结合文献设置，一般设为 0.01 V，频率 Frequency 保持 1000，其他参数不用改。

（3）数据导出与保存

因为测出来的数据为 log(Z)-Potential 数据，所以测试完成后需要对数据进行转换再导出。具体操作：

菜单栏 Graphics→Graph option→1/(Cs*Cs)-E，如下图所示：

文档原始格式为 bin 格式，要在 origin 里作图的话需要另外保存一份为 txt 格式，注意去除测试参数设置等信息，如下图所示。

数据处理

用 origin 打开 txt 数据，直接点击工具栏里的 Import Single ASCII 导入数据或者点击File→Import→Single ASCII 导入数据。

要想得到文献中 Mott-Schottky 曲线还需要先通过公式计算得到 C 和 1/C²，公式：C=-1/(wZ’’)=-1/2πfZ’’，其中 f 为频率。

Origin 中添加两列 F，G，选中 F 列，鼠标右键显示菜单→Set Column Values，输入公式即可得到电容 C 数据，如下图所示，同理可得 1/C² 数据，选中 A、G 列数据作图，即得到 Mott-Schottky 曲线。

数据分析

（1）半导体类型的判断

现在以一篇文献为例，对 M-S 曲线最长直线部分做切线，当切线斜率为正时，说明该半导体为 n 型半导体，下图 b 中 MnCo₂O₄ 为 n 型半导体；当切线斜率为负时，说明该半导体为 p 型半导体，下图 c 中CoO 为 p 型半导体。下图 d 中出现倒 V 字体，是因为测的是 CoO@MnCo₂O₄ 复合物。

▲图片来自于：J. Zheng, Z. Lei, Incorporation of CoO nanoparticles in 3D marigold flower like  hierarchical architecture  MnCo2O4   for   highly   boosting   solar   light   photo    oxidation  and  reduction ability, Applied Catalysis B: Environmental 237 (2018) 1-8.

（2）半导体电流密度及导带、价带的计算

半导体电流密度可以通过如下公式计算出来：

从公式中可以看出，计算出所作切线的斜率即可算出电流密度 N，通过在横坐标上的截距可以求得平带电势 E_FB。对于 n 型半导体而言，平带电位比导带电位正 0.1-0.3 V；对于 p 型半导体而言，平带电位比价带电位负 0.1-0.3 eV，由此可以算出半导体的导带或价带电位。同时，根据 UV-vis DRS 测得的禁带宽度 Eg 以及公式 Eg=E_VB+E_CB，可以算出另一个能带的电位值。

 https://lab.vogel.com.cn/c/2021-07-15/1120838.shtml

ESR/EPR测试制样要求以及常见问题

 

1.固体样品要求粉末＞30mg（样品充足的可以寄100mg左右），液体注明浓度尽量高浓度送＞2ml；块状样品要求2个方向2x2mm以内，另外一个方向1cm以内；

2.磁性样品请注明，影响能否测试（强磁性可能损坏仪器），若因未告知导致仪器损坏，需承担维修费用。

3.预约时请注明测试条件（每个步骤及试剂用量），有条件的附带参考文献。

 

ESR/EPR测试常见问题：

Q1、横坐标问题？

答：常用三种横坐标，G、T、g ，10000G（高斯）=1000mT（特斯拉）=1T（特斯拉），g是g因子。

g=βHr/hv

β为玻尔磁子(9.27410×10-21尔格/高斯)；

Hr为共振磁场强度（高斯）；

h为普朗克常数（6.26620×10-27尔格/秒）；

ν为微波频率（赫兹）。

Q2、测的是硫酸根自由基和羟基自由基为什么只给一个图谱？

答：这两个自由基出峰位置重叠，捕获剂都是DMPO，是在一起出峰的（需要分开的要对羟基自由基进行单独测定，能分出来羟基的图，测硫酸根无法避免羟基的信号）。

Q3、不同自由基是在不同体系中测试么？

答：是有体系区别的，超氧自由基一般在甲醇体系中测试，羟基自由基一般在水体系中测试。

Q4、数据如何分析？

EPR的数据要根据参考文献和测试条件综合分析判定。

Q5、g值是如何确定的呢？g值就是两个峰值对应横坐标的平均值吗？

一般取峰中间那个点的g值作为整个峰的g值。

 http://www.ceshigo.com/article/11024.html

怎么计算3σ/S中的标准偏差？

  Let’s consider a manufacturing firm that runs a series of 10 tests to determine whether there is a variation in the quality of its products. The data points for the 10 tests are 8.4, 8.5, 9.1, 9.3, 9.4, 9.5, 9.7, 9.7, 9.9, and 9.9.

    First, calculate the mean of the observed data. (8.4 + 8.5 + 9.1 + 9.3 + 9.4 + 9.5 + 9.7 + 9.7 + 9.9 + 9.9) / 10, which equals 93.4 / 10 = 9.34.
    Second, calculate the variance of the set. Variance is the spread between data points and is calculated as the sum of the squares of the difference between each data point and the mean divided by the number of observations. The first difference square will be calculated as (8.4 - 9.34)2 = 0.8836, the second square of difference will be (8.5 - 9.34)2 = 0.7056, the third square can be calculated as (9.1 - 9.34)2 = 0.0576, and so on. The sum of the different squares of all 10 data points is 2.564. The variance is, therefore, 2.564 / 10 = 0.2564.
    Third, calculate the standard deviation, which is simply the square root of the variance. So, the standard deviation = √0.2564 = 0.5064.
    Fourth, calculate three-sigma, which is three standard deviations above the mean. 

https://www.investopedia.com/terms/t/three-sigma-limits.asp

误食脱氧剂对身体有害吗？

 为何很多零食包装中都藏着一个小袋子摸起来里面像是装着粉状或颗粒状的东西而且还神秘地写着不可食用！？这小袋子里装的究竟是什么呢？既然禁止食用，为何又放零食包装里呢？

　　一般来说，那个小包装里装的是干燥剂或者是脱氧剂，根据产品不同选择使用。不论干燥剂还是脱氧剂，其主要作用是延长食品的保质期。

　　可能你要问了,氧气进入食品包装会产生什么后果呢？

　　前段时间,“三只松鼠被曝脱氧剂泄露致孕妇误食”,一事引发关注。福建莆田一网友爆料称，在三只松鼠坚果袋子里发现颗粒物，怀疑是脱氧剂颗粒泄漏。该网友表示自己是网购的三只松鼠坚果，怀孕的妻子打开食用半包后，发现疑似脱氧剂颗粒封口处也一边大一边小，没有完全密封。

　　脱氧剂是什么？ 脱氧剂（又称吸氧剂、除氧剂）指能与氧发生反应，在规定时间内，可将相应食品密数据包装容器中氧气浓度降低，并能保持一定时间的定型包装产品。

　　作用原理：脱氧剂以具有还原性物质为主要成分，可与食品包装中的氧气反应，使包装内呈现无氧状态，防止食品中的油脂和维生素氧化、色素褪色，有效抑制霉菌和需氧型细菌生长，从而达到保持食品品质，延长食品保质期的目的。

　　脱氧剂在现代食品工业中,有着非常广泛的应用,一般应用于米面等粮食,以及油炸食品、月饼、蛋糕、坚果、奶酪等高脂肪食品包装中。

　　脱氧剂的功效这么神奇,那它的成分是什么呢？当然是容易和氧反应比较活泼的物质啦！
常见的脱氧剂有铁系脱氧剂、亚硫酸盐脱氧剂、有机脱氧剂等。由于考虑到成本、安全性和效用的关系，市面上绝大部分的脱氧剂用的是铁系脱氧剂。铁系脱氧剂成分中除了还原铁粉外，还可能含有氯化钙、氯化钠、活性炭、硅藻土等辅助成分。铁粉表面积越大越容易吸收氧气，利用活性炭、硅藻土等多孔材质增加表面积，可以提高脱氧剂的效果。

　　此次“三只松鼠”事件中的脱氧剂,为铁系脱氧剂,主要成分是铁粉、二氧化硅、活性炭、水、食用盐等。

　　所以说，脱氧剂的成分都是较为安全的，虽然不能食用但也不可怕，万一少量的误食基本不会引起副作用。

　　脱氧剂是干燥剂吗？脱氧剂不是干燥剂，二者功能不一样。

　　脱氧剂，是为了去除包装中的氧气，防止含油型食品中的油脂氧化导致食品品质劣化（如：坚果炒货、月饼等），同时也有利于抑制需氧型的微生物滋生繁殖。

　　干燥剂，（常见化学干燥剂有氧化钙、氯化钙等；物理干燥剂有硅胶、蒙脱石等）一般是为了确保水分含量较低的食品口感，避免食品受潮导致酥脆度受到影响（如：爆米花、海苔等）。

　　总之，为了避免意外的发生，我们最好是将食品里的脱氧剂、干燥剂等置于小孩看不见的地方，因为很多孩子的辨识能力不是很强，有可能会误食。

　　当然，包装内的食品如果已经受到了污染，那千万不要再继续食用，应及时丢弃。

　　如果有朋友没有注意大量服用了脱氧剂，可能会导致身体出现恶心呕吐、腹泻、腹痛等现象，务必及时就医。

http://www.zs.gov.cn/bfz/zdlygk/syaq/content/post_2170423.html

怎么将剪切板中的逗号分割数据粘贴到Excel中？

 
    1. 将数据粘贴到一个Excel电子表格的一个单元格中。
    2. 选择“数据”菜单下的“分列”项。    选择分隔符。
    3. 单击“下一步”。
    4. 选中“逗号”复选框。
    5. 单击“完成”。

怎么理解波尔磁子？

From Bohr's theory, angular momentum of an electron,
L=nh/2π
For electron in hydrogen atom, n=1
L=h/2π=ℏ

So, magnetic moment M=eh/4πm
(where e is charge and m is mass of electron). And in condensed form, the Planck's constant is ℏ.

So it becomes, M=eℏ/2m

https://physics.stackexchange.com/questions/394798/derivation-of-bohr-magneton-how-is-the-angular-momentum-derived-if-not-from-spi
.

认识一下LC的谐振电路

 

01 什么是LC的谐振电路

 

LC电路是指电感L和电容C构成的电路，主要有LC串联谐振电路和LC并联谐振电路。在放大器电路和其他形式的信号处理过程中，大量使用LC串联谐振电路和LC并联谐振电路。

 

02 LC谐振电路的作用

 

选频电路：构成选频电路，用来在众多频率信号中选择出需要的频率信号进行放大，这种电路在收音机、电视机及正弦波振荡器电路中经常用到。

 

吸收电路：构成吸收电路，用来在众多频率中将某一频率信号进行吸收，或者进行衰减，去掉。

 

阻波电路：构成阻波电路，将众多频率的信号中阻止某一频率信号通过放大器或其他电路。

 

移相电路：利用LC并联电路构成的移相电路，对信号进行移相。

 

03 LC谐振的等效理解方法

 

如下图所示是一个简单的LC自由谐振电路，电路中L1是电感器，C1是电容器。

 

 

图3.1  LC的自由谐振电路

 

LC电路的谐振过程看不见、摸不着，理解起来也相当不便，为此我们可以采用钟摆的左右摆动来进行模拟。钟摆示意图可以参考如下图：

 

 

图3.2 钟摆示意图

 

说明：在给钟摆一个初始能量之后，摆就会左右摆动起来。如果不给钟摆持续的力量，钟摆将由于外界摩擦，钟摆会在摆动过程中振幅越来越小，最后停止。就像LC电路一样，若给LC自由谐振电路一个初始能量，该电路便会发生自由谐振，这一自由谐振如果没有持续外界供给能量，振荡将逐渐衰减到0。

 

04 LC谐振电路的电-磁和磁-电转换过程

 

先看电-磁转换过程，假设一开始给电容C1充电，C1中存储了电能，然后C1的电能对线圈L1进行放电，在这一过程中，电容C1中的电能转换成线圈L1中的磁能，如果电容C1放电结束时，能量全部以磁能的形式存储在线圈L1中。

 

 

图4.1 LC谐振电路的电-磁转换过程

 

再看磁-电转换过程，电容C1放电完毕之后，线圈L1中的磁能又以线圈两端自感电动势产生电流的方式，开始对电容C1进行充电，这一充电过程是线圈L1中磁能转换成电容C1中电能的过程。

 

 

图4.2 LC谐振电路的磁-电转换过程

 

电容C1充完电之后呢，电容C1两端的电压再次对L1进行放电，开始新一轮的能量转换。

 

05 LC谐振的正弦振荡及衰减振荡

 

假设电容C1及电感L1中不存在能量损耗，则谐振回路中的振荡电流是等幅的，为正弦波。

 

 

图5.1 正弦振荡示意图

 

如果电容和电感存在能量损耗，则谐振回路中的电流是不等幅的，而是逐渐衰减的。

 

 

图5.2 衰减振荡示意图

 

06 LC谐振的振荡频率

 

LC谐振过程中，电容C1不断重复的充电、放电，有一个周期，称为振荡周期，也可以用振荡频率来描述。在L1和C1的大小确定之后，谐振频率就确定了，我们称该谐振频率为固有频率或自然频率。谐振频率f0为下面的公式。

 

 

无论LC是并联谐振电路还是串联谐振电路，其谐振频率的计算公式是相同的。

 https://rf.eefocus.com/article/id-335970