FTO玻璃基底上直接制备ZnO介孔纳米片及表征

以Zn(NO3)2.6H2O和(NH2)2CO为源物质,通过水热法以及退火工艺,在F:SnO2(FTO)导电玻璃表面制备了ZnO介孔纳米片薄膜.XRD表征结果表明,经由水热法直接生长在导电玻璃表面的薄膜为Zn(CO3)x(OH)y.nH2O,属于底心单斜晶体结构;经过退火以后,Zn(CO3)x(OH)y.nH2O转变成六角纤锌矿结构ZnO.能谱测量结果也佐证了这一点.扫描电子显微镜(SEM)图像表明,退火后得到的ZnO薄膜为垂直于导电玻璃表面的纳米片结构,纳米片表面密布着纳米尺度的孔洞.在FTO导电玻璃表面直接制备的ZnO介孔纳米片结构可望提高染敏电池光伏性能,是一种有潜力的工作电极结构材料.     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3纳米管阵列的制备及其电学性能研究

以乙醇铌、乙酸钾和乙酸钠为原料,乙二醇甲醚为溶剂,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)氧化铝(AAO)模板法制备K0.5Na0.5NbO3(KNN)纳米管阵列,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征KNN纳米管的物相、形貌和微观结构.研究表明,在700℃退火处理可获得结晶性较好,具有单斜钙钛矿结构的KNN多晶纳米管阵列.单根纳米管的外径约为200 nm,管壁厚约为20 nm.采用压电力显微镜(PFM)对单根KNN纳米管的压电性能进行表征,结果显示所制备的KNN纳米管具有明显的压电性能.     

氮掺杂二氧化钛纳米管对染料废水的光催化降解性能

采用水热方法制备氮掺杂的二氧化钛纳米管(N-TiO2)光催化剂并进行光催化降解染料废水实验.结果表明:通过水热法可以制备出结构有序、排列均匀的二氧化钛纳米管;分别用不同体积分数的甲胺、丁胺水溶液为氮源对二氧化钛纳米管进行掺杂,发现用丁胺水溶液[V(丁胺)∶V(水)=1∶3]为氮源的氮掺杂二氧化钛催化剂,当煅烧温度为500℃时,在模拟太阳光下对玫瑰红染料废水的降解率最高,可以达到98%,表明N-TiO2催化剂对玫瑰红染料废水具有较好的光催化效果.     

静电纺丝制备铕掺杂二氧化钛纳米纤维及其光催化性能

采用静电纺丝法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、冰乙酸、无水乙醇、硝酸铕和钛酸四丁酯为原料,制备不同浓度铕掺杂的二氧化钛纳米纤维,用扫描电子显微镜(SEM)、X线粉末衍射仪(XRD)来表征二氧化钛纳米纤维的形貌、组成和晶型.结果显示二氧化钛纳米纤维煅烧之前直径为300~400 nm,煅烧后直径为200~300 nm,呈锐钛矿型. 以酸性红3R染料作为目标污染物,在太阳光模拟器下进行光催化实验,找出最佳铕掺杂浓度,然后利用最佳铕掺杂浓度的二氧化钛纤维降解不同pH值的酸性红3R溶液,找到染料的最佳pH值,结果发现:当铕掺杂摩尔比为1%,pH值为3时,40 mg二氧化钛纤维经过25 min即可将40 mg/L的酸性红3R染料降解98%以上.     

二氧化钛纳米管复合薄膜电极制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法合成二氧化钛纳米管,并与二氧化钛纳米颗粒混合作为染料敏化太阳能电池电极材料.当纳米管与纳米颗粒按照1:1摩尔比混合时,经过500℃烧结1h后,转化成锐钛矿晶型;平均孔体积0.30 cm3/g,平均孔径11.42 nm,比表面积为105.58 m2/g;电极对染料的吸附量达到4.85×10-8mol/cm2;电池的短路光电流密度8.70 mA/cm2,开路光电压0.76 V,填充因子0.60,光电转化效率3.96%.     

太阳能电池用FTO/NTO复合薄膜的研究

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了FTO/NTO复合薄膜.通过紫外可见光谱(UV-vis)、双电测四探针仪和电化学工作站对薄膜的光电性能进行表征,测量并分析了NTO阻挡层(兼作传输层)厚度改变对FTO/NTO复合薄膜组装器件光电性能的影响.实验结果表明:阻挡层厚度的变化能改变光生载流子的寿命,当NTO薄膜厚度为90 nm时,光生载流子寿命最高,阻挡层抑制光生载流子复合的效果最好; FTO/NTO复合薄膜的可见光透过率可达84%以上,同时能满足正向电子传输的导电要求.     

复合对电极CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳能电池

采用水热法和磁控溅射法相结合,在FTO导电玻璃上分别制备金属Pt和Cu1.8S/CuS薄膜,构成复合对电极,并将其成功应用到CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳电池中.这种复合对电极能够与多硫电解质相匹配,有效地提高量子点敏化太阳能电池的光电转化效率.利用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜电极(SEM)和透射电镜(TEM)对复合对电极和TiO_2纳米管光阳极的结构与形貌进行表征,通过AM1.5模拟太阳光测试系统对其光电性能进行表征.结果表明:复合对电相较与传统的Pt对电极和Cu1.8S/CuS单一对电极而言具有明显优势,提高了CdS量子点敏化太阳能电池的短路电流密度(9.27 m A/cm~2)、开路电压(0.577 V)和填充因子(49.4%),最终获得2.64%的光电转化效率.     

热蒸镀法制备WO_3薄膜及其电致变色性能

采用热蒸镀法在氟掺杂的锡氧化物(fluorine-doped tin oxide,FTO)导电玻璃衬底上沉积了一层WO3薄膜,运用X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对样品进行表征,并运用紫外-可见光谱法表征了薄膜样品的电致变色性能.结果表明,该氧化钨薄膜在外加电压作用下,从褪色态(+0.9 V)到着色态(-2.0 V),颜色由淡蓝色变为不透明的深蓝色,光透过率(波长为632.8 nm)由~72%下降为~0%,光学调节幅度高达72%,光密度(optical density,OD)变化量达到3,着色/褪色响应速度分别为30/20 s,循环(-1.8 V/+0.8 V)30周期后变色性能保持良好,综合性能优于目前文献报道.由于该法制备的氧化钨薄膜电致变色综合性能突出,特别是光密度变化量大,在变色玻璃、智能窗户等环保节能领域将有广泛的应用前景.     

TiO_2纳米管的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以氟化铵的乙二醇溶液为电解液,采用电化学阳极氧化法在钛片表面构筑了一层结构有序、纳米级的TiO_2纳米管阵列膜层,应用扫描电子显微镜(SEM)对膜层的形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)研究了样品的晶相、结构,并分析了阳极氧化电压对TiO_2纳米管尺寸和结构的影响。结果表明:阳极氧化电压对TiO_2纳米管阵列的结构起到关键的作用,随着纳米管的管径和长度的增加,表面积增大。研究了TiO_2纳米管阵列膜层结构对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响。结果表明:二氧化钛纳米管阵列薄膜的管径对电池的效率有显著影响,当管径越大时,填充因子变大,DSSC的开路电压降低,而短路电流变大,光电转换效率也随之提高。     

基于FTO的TiO_2纳米管阵列可控制备

采用直流磁控溅射法在透明导电玻璃FTO上制备了表面平整、致密度高的Ti膜,经过在含氟化物电解液中的阳极氧化过程后得到了垂直于FTO的高度有序的Ti O2纳米管阵列.通过调节阳极氧化反应过程中的电压、温度参数,得到了一系列具有不同孔径、壁厚、长径比、管密度的TiO2纳米管阵列,从扫描电镜(SEM)的结果中可以得出,Ti O2纳米管的各项管参数与反应条件电压、温度呈线性关系.其中,氧化电压对纳米管管径起主要影响作用,管内径由49.3 nm至75.3 nm连续可调,而温度对纳米管壁厚起明显作用,管壁厚度从11.6 nm变化到38.1 nm.由此得到的多尺寸TiO2纳米管阵列对前入式光照的光伏器件的应用具有重大意义.     

Controlled growth of ZnO array on FTO glass substrate by electrodeposition

In this study, ZnO nanotube and nanorod array films were respectively synthesized directly on F-doped SnO2 glass substrate (FTO) using a direct electrodeposition from a simple aqueous zinc salt solution. The effects of potential value, electro-deposition mode and solution stirring speed on the product morphology were investigated. Controlling the reaction under poten-tiostatic condition of -0.7 V at stirring speed of 300 r/min, large-scale nanotube arrays perpendicular to the substrate can be synthesized at a low temperature of 70 ℃. By varying the reaction parameters, we can also obtain ZnO nanorod arrays. The results of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy have been provided to characterize the structure and morphology of the nanotube and nanorod arrays. Experiment results show that the as-obtained ZnO has a single crystalline structure and c-axis oriented direction. The room-temperature photolu-minescence spectrum of the ZnO nanotube array film displayed its high crystal property available as a photonic material. Electrodeposition is an effective method to prepare ZnO nanotube array films in quantity.     

TiO2纳米管的改性及光助催化性能研究

利用水热法制备了两种TiO2纳米管催化剂，用不同浓度硫酸对制备得到的TiO2纳米管进行酸化。结合XRD、SEM、TEM、DRS等手段对制备得到的样品进行物理结构和表面特性分析。结果表明，水热法制备得到的TiO2纳米管径为15nm左右，壁厚2—3nm，长度为40-100nm。以酸性橙Ⅱ为目标物考察了TiO2纳米管及其被硫酸酸化过的TiO2纳米管在石英玻璃反应器的光催化氧化性能。结果表明，在相同的条件下酸化的TiO2纳米管催化活性要远远高于未酸化的TiO2纳米管，这可能是因为S—O键具有很强的诱导效应，使得表面Ti^4＋的Lewis酸性增强，使光生电子一空穴对的分离效率提高，促进光催化反应的进行，即提高了TiO2纳米管的光催化性能。     

二氧化硅辅助相分离法制备银纳米管

报道一种制备金属银纳米管的新方法,该方法以含Ag 的正硅酸乙酯为前驱体,通过溶胶-凝胶过程使金属银纳米颗粒富集于二氧化硅凝胶的孔道中,再经过进一步热处理形成银纳米管.实验结果表明,银纳米管的形成与物料的配比、pH值、热处理温度等参数密切相关,在典型的实验条件下所形成的银纳米管,其内外管径分别约为80 nm和120 nm,管壁的厚度约为15~25 nm.     

磁控溅射制备CdS/ZnO复合薄膜及其光电性能研究

采用射频磁控溅射两步法制备出CdS/ZnO复合膜,并通过XRD、SEM、AFM、UV-vis、IPCE表征了制备的薄膜。SEM及AFM测试表明,相比于单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜的表面形成了更加明显的介孔结构;光电转换效率测试表明,相比单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜表现出更高的转换效率,0V(vs. Ag/AgCl)偏压下,IPCE值由36.1%(410nm)增大到66.1%(410nm)。光电转换效率的增加一方面是由介孔表面引起的光吸收增加以及表面活性位增多引起;另一方面,两种半导体的复合形成异质结,异质结的形成促进了光生电子-空穴的分离,提高了薄膜的光电转换效率。     

UV-辐照TiO_2纳米管阵列脱色甲基橙废水研究

在近中性的电解液中,采用恒电压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列膜催化剂,研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液中氟离子浓度等对二氧化钛纳米管阵列表观形貌的影响,并分析了其晶型.以甲基橙模拟废水为目标物,测试了催化剂的光催化脱色效率.结果表明:催化剂的制备条件影响其表观形貌和晶型,进而影响其光催化效率;本实验制备的TiO2纳米管阵列的孔内径约为30~50 nm,壁厚约20~25 nm;热处理前催化剂为无定形型,550℃下热处理后的催化剂晶型以锐钛矿为主;同直接光解相比,光催化脱色甲基橙废水的效率提高了40%.     

Zn-Ti-O/FTO 复合薄膜的选择降解

采用溶胶-凝胶法在氟掺杂氧化锡(fluorine-doped tin oxide, FTO) 导电玻璃上制备 Zn-Ti-O/FTO 复合薄膜, 并通过 X 射线衍射 (X-ray diffraction, XRD)分析样品的物相结构, 利用紫外可见 (ultra-violet and visible, UV-Vis) 分光光度计测试样品的吸收光谱, 使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)表征样品的微观形貌. 分别研究了 Zn-Ti-O/FTO 对甲基橙 (methyl orange, MO)、亚甲基蓝 (methylene blue, MB) 以及罗丹明 B (rhodamine B, RhB) 的光催化降解作用. 结果表明: 所得到的 Zn-Ti-O/FTO 结构表现出明显的有机物降解的 优选性, 对于 MB 具有光催化降解效率为 90.3%/(6 h) 的最优降解效果. 这种优选性可能与薄膜、衬底的导带底/价带顶以及有机降解物的最低未占分子轨道能级和最高占据分子轨道能级的相对位置相关.     

电解液栅型碳纳米管场效应晶体管的实验研究

由于碳纳米管具有独特的结构和性能,因而一直受到人们的关注.对于包括碳纳米管场效应管在内的分子元件的研究方面尤其令人注目.笔者研究了具有电解液栅的碳纳米管场效应晶体管,研究中所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法(CVD)合成的.衬底材料是平面玻璃,Fe/Ni混合物用作催化剂.对具有Ag电极的多壁碳纳米管晶体管作了优化设计制造,并利用KCl溶液作为栅极.实验结果表明,电解液栅型碳纳米管晶体管(FET)呈现出良好的电流-电压特性曲线.在栅压2 V时,其跨导约为0.5 mA/V.并对获得的研究结果进行了讨论.     

溶剂为碳酸甘油酯的电解液及凝胶电解质的电化学行为

先以甘油和碳酸二甲酯为原料合成碳酸甘油酯(GC), 再以GC为溶剂制备浓度为0.75 mol/L的高氯酸锂电解质溶液, 测得该电解液的电导率为3.34 mS/cm; 以该电解液为增塑剂, 聚丙烯腈 甲基丙烯酸甲酯(P(AN MMA))为高分子骨架制备凝胶电解质, 当V(增塑剂)∶V(聚合物)=0.75时, 凝胶电解质室温下的电导率为0.94 mS/cm. 将其用于结构为玻璃/FTO/WO₃/电解质/CeO₂TiO₂/FTO/玻璃的电致变色器件, 该器件在550 nm处的变色范围为20%, 变色效率为6.89 cm²/C.     

多壁碳纳米管-石墨烯复合膜修饰电极电化学检测异烟肼

采用水合肼还原法制备了多壁碳纳米管（MWCNT）-石墨烯（GR）纳米复合物（MWCNT-GR）,并采用滴涂法制备了此纳米复合物修饰的玻碳电极（MWCNT-GR/ GCE）,研究了该修饰电极上异烟肼（Isonia-zid,INZ）的电化学行为.结果表明:在 pH 值为4.0的 HAc-NaAc 缓冲溶液中,异烟肼在0.35 V 处产生一灵敏的不可逆氧化峰.线性扫描伏安法测定异烟肼的线性范围为1.0×10-7~1.0×10-4 mol·L -1,检出限为5.0×10-8 mol·L -1（S/ N =3）.用该法测定了异烟肼注射液中异烟肼的含量,结果令人满意.