Ag+/ZnO纳米晶的制备及对亚甲基蓝的异相光催化行为

以水合碳酸锌为前驱体利用激光复合加热蒸发技术制得平均粒径在20 nm左右的Ag+掺杂ZnO纳米晶半导体光催化剂系列.用XRD、UV-Vis、TEM、PL等手段对纳米晶进行了表征,结果表明掺杂Ag+有助于ZnO对可见光的吸收,ZnO纳米晶为四针形,而掺杂产物为球形.在悬浮Ag+掺杂ZnO纳米晶的悬浮水相体系中,通过脱色率、紫外-可见吸收光谱和COD值的测定证实了Ag+掺杂有效的改善了ZnO对亚甲基蓝 (MB) 的光催化降解性能.探讨了几种因素对MB降解率的影响,当pH为12.0、C0为30 mg*L-1、催化剂为2.5 mg*L-1时,30 min其脱色率达98.98%,COD的去除率达85.10%.     

H2O2增效Ag+掺杂ZnO纳米晶光催化体系降解亚甲基蓝

以水合碳酸锌为前驱体,利用激光复合加热蒸发技术,制得粒径分布均匀,平均粒径在30 nm左右的Ag 掺杂ZnO纳米晶半导体光催化剂.利用UV-Vis,TEM,AFM和XRD等进行了表征.对光催化体系降解亚甲基蓝(MB)的研究表明:悬浮Ag 掺杂ZnO纳米晶的悬浮水相体系中,Ag 的掺杂能有效地改善ZnO对亚甲基蓝的光催化降解性能.此外,H2O2能有效增强Ag 掺杂ZnO纳米晶对MB的降解效率,H2O2浓度为0.05 mol/L时可以使Ag 掺杂ZnO纳米晶的光催化效率提高近1倍.降解产物光谱分析表明:H2O2的存在优先使MB的苯环开环降解,并使其降解更彻底.     

Ag掺杂ZnO微纳米结构的制备及发光特性

采用微波水热法在80～140℃的生长温度下合成了一系列银(Ag)掺杂的氧化锌(ZnO)样品,掺杂液中Ag⁺质量分数分别为0、0.2%、0.5%和1%,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、室温荧光(PL)等方法详细研究了Ag的掺杂对ZnO的结构、形貌和光学性能的影响。XRD结果显示,在低温条件下,高浓度Ag掺杂的ZnO结晶质量最好,而在高温条件下,纯ZnO的结晶质量优于Ag掺杂样品;SEM结果表明,ZnO为空心纳米结构,纯ZnO样品随着温度的升高,样品的形貌由中空的棒状结构逐渐转化为多层的片状结构,而随着Ag掺杂浓度的增加,中空的六方柱状结构逐渐解体,样品颗粒减小,这一现象符合介孔形成的基本理论——柯肯达尔效应;PL光谱表明,随着Ag掺杂浓度的增大,ZnO的可见光发光强度呈现出先增强后减弱的趋势,能带的带隙则逐渐变窄。Ag的掺杂浓度和样品生长温度对于ZnO的结构、形貌和光学性能起了关键性作用。     

Mg掺杂对ZnO纳米棒阵列的形貌及光学性能的影响

采用水热法在AZO(Al掺杂ZnO)衬底上制备ZnO纳米棒阵列.探讨了Mg掺杂物质的量浓度对ZnO纳米棒形貌及光学性能的影响,采用XRD、SEM、PL分别对样品的结构、形貌、光致发光性能进行了表征.结果表明:Mg的掺入使ZnO纳米棒的直径减小,端面由六棱柱状结构转变为尖锥状结构,在Mg与Zn的原子比为6∶100时,纳米棒顶端已全部转变为锥状结构,纳米棒长度达到最大值2.32μm,且(002)晶面的衍射峰强度及紫外发射峰强度都达到最大值.     

水热法制备Co掺杂ZnO纳米棒的及其光学性能分析

采用水热法制备了不同Co掺杂浓度的六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体材料,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和(光致发光)PL谱对样品的形貌、结构、光学性能分别进行了表征和测试. XRD分析结果表明:Co掺杂并未改变纤锌矿ZnO的晶体结构;SEM可以看出随着Co掺杂浓度的增大,花状ZnO纳米棒的均匀性变差,而且不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量的且尺寸较小的单根纳米棒;而PL光谱显示样品在381 nm附近具有微弱的紫外发光峰,在位于579 nm附近具有较强的可见光发光峰.特别是Co掺杂ZnO纳米棒的紫外发光峰强度同本征样品相比没有明显的变化,而可见光发光强度同本征样品相比具有明显的下降.随着Co掺杂浓度增大,样品可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的结晶质量先提高再降低.当Co掺杂的浓度为2.0%时,所制备的ZnO花状纳米棒具有良好的结晶质量,具有优异的光学性能.     

ZnO纳米晶掺杂的有机电致发光特性

本文实验研究了ZnO纳米晶对有机共轭聚合物MEH-PPV电致发光光谱特性的影响.研究结果表明,对于ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:ZnO/Al/Ag结构的发光器件,ZnO纳米晶的掺杂有效降低了电子的注入势垒,降低了发光器件的启亮电压,提高了载流子复合效率.随着ZnO纳米晶掺杂比例的增加,有机MEHPPV发光谱主峰585nm发生明显蓝移,波长移动18nm,而位于长波段615nm的肩峰则不受掺杂纳米材料的影响.     

可控多足ZnO纳米结构阵列的制备、表征及发光研究

以Zn片和H2O为前驱反应物,采用水热法在Zn片上直接腐蚀制得多足状ZnO纳米结构阵列.使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对样品结构和形貌进行表征.PL谱测试研究表明多足ZnO纳米结构阵列具有两个发射峰位,分别为379、563 nm,其中紫外发射峰位379 nm占主导地位.     

Nd及其与Fe,Mn共掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

采用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd及其与Fe,Mn共掺杂ZnO薄膜.通过XRD分析表明,未掺杂ZnO薄膜沿c轴择优生长,掺杂ZnO薄膜偏离了正常生长,薄膜为纳米多晶结构.应用AFM观测所有薄膜的表面形貌,掺杂使ZnO薄膜表面粗糙.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395nm的强紫光和495 nm的弱绿光带.Nd掺杂ZnO薄膜的PL谱线峰值强度减弱,Nd与Fe,Mn共掺杂ZnO薄膜的PL谱线峰值强度增强,分析了掺杂引起PL峰强度变化的原因.     

Al掺杂量对N-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的Al掺杂量在石英衬底上制备了N-Al共掺ZnO薄膜,并对其光学性能进行了研究.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV)和光致发光谱(PL)表征了样品的晶体结构、表面形貌、透过率和光致发光性能.结果表明:所制备薄膜具有较高光学质量,并且Al掺杂量对N-Al共掺ZnO薄膜的光学性能有很大影响,当n(Zn)∶n(N)∶n(Al)=1∶3∶0.12时,UV光谱的吸收边蓝移最多,带隙展宽最大.PL谱测试结果显示此样品近带边紫外发光峰蓝移至384.9nm.     

模拟太阳光照射下Fe掺杂与Ag复合ZnO纳米材料的光催化性能研究

利用高分子网络凝胶法制备了Fe掺杂与Ag复合的ZnO纳米复合材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱(XPS)研究分析了样品的微结构和形貌与成分变化,采用光致发光(PL)和紫外-可见吸收谱(UV-vis)对样品的光学性质进行表征.在模拟太阳光照射下,以亚甲基蓝为光催化反应模型化合物,考察了掺杂对光催化活性的影响.无论是单复合Ag还是Fe掺杂后再Ag复合,光催化性能都优于ZnO.特别是同时进行Fe掺杂与Ag复合的ZnO,其光催化性能显著提高.结合微结构表征和光学测试,对ZnO及掺杂ZnO的光催化机理进行了讨论.     

电化学自组装法制备透明ZnO薄膜及性能研究

以低浓度的Zn(NO3)2为电解液、KCl为支持电解质,采用电沉积自组装法在氧化铟锡(ITO)玻璃基片上成功制备了尺寸可控、性能优异、具有强的C轴择优取向生长的纳米柱ZnO薄膜;并进一步获得了六方晶体纳米结构的ZnO薄膜的优化沉积工艺.同时,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV-vis)等测试手段对薄膜的形貌、晶形及光学性能进行了系统表征.结果表明,制备的ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,且沿[002]方向的择优生长趋势明显、物相纯正;该薄膜的透射率最大值可达75%,禁带宽度接近于3.28 eV.     

Cu2ZnSnS4/Zn(O,S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真研究

Zn(O,S)具有带隙宽、原料丰富且环保的优点,是一种很有潜力的CdS替代缓冲层。本文采用Solar Cell Capacitance Simulator (SCAPS)软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO 结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响。结果表明：当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10₁₇ cm_-3时,电池的转换效率可达14.90％,温度系数为-0.021%/K。仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳能电池提供了一定的指导。     

三维结构ZnO基乙醇气敏材料的制备及改性

以尿素为沉淀剂,基于溶剂热法制备出具有特殊三维结构的纳米ZnO,并通过改变Ag的掺杂量制备乙醇气敏材料.利用XRD和SEM对所得产物的晶体结构及微观形貌进行表征, 采用静态配气法对制得的气敏元件进行性能检测.实验结果表明:与纯3D-ZnO相比,掺杂Ag可以有效地改善三维ZnO材料对乙醇气体的气敏性能.且当Ag掺杂质量分数为1.5 % 时,气敏元件对体积分数0.1%乙醇气体的响应值达31.61,工作温度由350℃降至200℃,同时响应/恢复时间缩短至10s/10s且乙醇选择性提高.     

Influence of laser doping on nanocrystalline ZnO thin films gas sensors

The effect of laser doping of Al on the gas sensing behavior of nanocrystalline ZnO thin films is reported. The doping of Al was carried out by the spin-coating of Al-precursors on nanocrystalline ZnO films followed by a pulsed laser irradiation. The laser-doped films were characterized as a function of laser power density by measuring the optical, structural, electrical, morphological and gas sensing properties of ZnO films. It was found that the laser doping process resulted in an increase of electrical conductivity of ZnO films. The performance of gas sensor was investigated for different concentrations of H2 and NH3 in the air. The results indicate that the laser doping process can be utilized to improve the sensor characteristics such as sensitivity and response time by optimization of laser power density. The optimum laser power is interpreted as the critical power level required to compete the effective doping versus developing the effective grain boundaries. Also, the selectivity of laser-doped ZnO sensors for H2 was studied for a likelihood practical gas mixture composed of H2, NH3 and CH4. It is found that these films can be optimized to develop H2 and NH3 sensors in PPM level with a higher selectivity over other reducing gases.     

氧化锌超微粒子薄膜的表面性质研究

用直流气体放电活化反应沉积的方法,制备了氧化锌超微粒子薄膜,并经AES成分分析及XRD物相结构鉴定,随制备条件不同,结构将明显改变。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,粒子的粒径为88.5nm。用俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)对超微柱子膜的表面成分此、表面电子态进行了研究,用Ar~+枪对样品表面进行了剥离,同时用AES作跟踪分析。结果表明,Zn/O比基本保持不变,C稍有减少。这和电子探针持续作用AES跟踪分析结果基本相同。样品表面的电子态是Zn2p_(1/2)、Zn2p_(3/2),Cls、Ols;粒径及基质对表面光电压谱有较大影响。     

水热法制备Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料及其光催化性能研究

以Zn （CH3 COO）2·2H2O、AgNO3、Fe（NO3）3·9H2O为原料,NaOH为沉淀剂,H2O为溶剂,C2H5 OH为还原剂,柠檬酸为表面活性剂,采用水热法制备出Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料.采用XRD、SEM、TEM、SAED等测试手段对制备产物的物相结构、微观形貌等进行表征,以甲基橙为目标降解物研究了制备产物的光催化性能.结果表明,Ag以单质的形式存在于ZnO表面,Fe掺杂到ZnO晶格中.Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料在模拟日光下具有较高的光催化性能,在800 W氙灯照射下降解甲基橙150 min,甲基橙的降解率可达到99.4％％,较Ag/ZnO提高了7.8％,较ZnO提高了38.2％.     

银掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法,通过改变硝酸银与醋酸锌的物质的量比分别在Si,ITO和玻璃基片上制备出不同Ag掺杂浓度的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计、伏安特性曲线等测试手段,表征了薄膜的结晶状况、表面形貌及光电特性等.结果表明:随Ag元素的引入及掺杂浓度的升高,ZnO薄膜中有Ag单质生成,并在波长404 nm处出现了由Ag单质颗粒引起的共振吸收峰,同时ZnO薄膜的导电性得到了明显改善,在可见光范围内薄膜透光率均在85%以上.Ag掺杂原子数分数为7%时,薄膜导电性最好,其在可见光范围内透光率高达90%.     

尿素加压共沉淀法制备纳米ZnO-TiO2复合粉体

以Zn(NO3)2,Ti(SO4)2为原料,以尿素为沉淀剂宿主,采用高温加压共沉淀法将Zn2+及Ti4+同时沉淀出来,在热分析的基础上于一定温度下煅烧1h,制得纳米ZnO TiO2(锐钛矿型)复合粉体,其平均粒径约为45nm。结果表明,采用该方法制备复合粉体时,只有在一定的反应物配比范围内才能实现纳米ZnO与纳米TiO2的复合。     

溶剂热法制ZnO纳米棒及其气敏性能

以乙酰丙酮锌为原料,采用溶剂热法首次合成了棒状ZnO纳米粉体,并对该材料在不同工作温度下的气敏性能进行了研究。通过XRD、SEM和TEM等测试手段,表征其物相与结构。该粉体为六方晶系的ZnO纳米棒,直径约为30 nm,长度约为100 nm,结晶良好。通过静态配气法发现:采用N型氧化锌纳米棒所制得的元件在270℃下,对体积分数为5×10-4的乙醇有较好的气敏性能,灵敏度为75,响应时间及恢复时间分别为30、60 s,说明制备的ZnO纳米棒是具有潜力的探测乙醇气体的气敏传感器材料。