Fe_2O_3/ZnO纳米复合结构的制备及其光催化性能研究

通过阳极氧化法在纯铁片基底上生长Fe_2O_3纳米管阵列薄膜,然后采用水热法在Fe_2O_3纳米管阵列薄膜上负载ZnO纳米棒,制得Fe_2O_3/ZnO复合纳米结构。借助FE-SEM、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对不同反应时间下制得的Fe_2O_3/ZnO复合材料的形貌、结构、物相组成及光催化性能进行表征,重点考察了复合结构的亚甲基蓝可见光降解能力。结果表明,在外加电压为55V的条件下阳极氧化450s,所制备的Fe_2O_3纳米管阵列具有高度有序、分布均匀及垂直取向的结构特点,管径约为80nm;在90℃的碱性锌酸盐溶液中,水热反应1.5h后,制得的Fe_2O_3/ZnO复合材料具有最佳的光催化性能,该样品对亚甲基蓝的降解率可达85%。     

CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列的制备及其光电和光催化性能

CdSe是一种具有可见光响应的半导体材料,利用CdSe对TiO_2进行敏化有望使复合材料具有可见光吸收,有效促进光生电荷的分离.采用水热法在掺杂F的SnO2(FTO)导电玻璃表面制备金红石TiO_2纳米棒阵列,再采用连续离子层吸附反应法在TiO_2纳米棒阵列表面复合CdSe纳米颗粒,制得CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列,并对其进行了表征.实验结果表明,CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列在可见光区有较强的光吸收,其光电流密度是TiO_2纳米棒阵列的10倍,对亚甲基蓝的可见光催化降解速率较亚甲基蓝的自降解和TiO_2纳米棒阵列分别提高了85%和75%.     

两步水浴法制备ZnO纳米棒阵列的研究

通过预加热处理完成了氧化锌（ZnO）种子层的制备,在种子层退火之后利用水浴法生长制备了排列有序的ZnO纳米棒阵列.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光光谱（PL）分析了ZnO纳米棒阵列的表面形貌、结构和光学性质,考察了预处理温度和水洗时间对产物性能的影响.结果表明：预处理温度较低时无法形成ZnO种子层;制备的ZnO纳米棒阵列是纤锌矿结构;随着水浴时间的延长,ZnO纳米棒的长度逐渐增加.     

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.     

ZnO纳米棒光学性质的调制及其稳定性

采用醋酸锌和六亚甲基四胺为源,95℃下在生长ZnO籽晶的玻璃衬底上生长了大面积分布均匀的ZnO纳米棒阵列.用X射线衍射仪、扫描电镜和光谱仪分析了纳米棒的结构、形貌和光学性质,研究了溶液中Zn2+的浓度及其与六亚甲基四胺的相对比例对纳米棒性能的影响.结果表明,纳米棒的尺寸和性能对溶液中Zn2+离子和六亚甲基四胺的浓度及相对比例非常敏感,通过调制他们的浓度与比例可以有效地调制纳米棒的尺寸与性能.当Zn2+与六亚甲基四胺的比例一定时,增大Zn2+的浓度促进纳米棒的择优生长;在一定的Zn2+浓度的溶液中,增大六亚甲基四胺的浓度,ZnO纳米棒的长度和直径都随之增大,ZnO纳米棒有非常良好的c轴择优取向,趋向于沿垂直于衬底的方向生长,同时纳米棒的紫外荧光增强,可见区荧光减弱.350℃下退火20min后,纳米棒阵列的紫外荧光减弱.     

超声协同纳米ZnO光催化降解亚甲基蓝研究

制备了光催化剂纳米ZnO,并对催化剂进行表征,探讨了超声协同纳米ZnO光催化氧化降解亚甲基蓝的影响因素.结果表明:与单一超声法(US)、单一光催化氧化法(UV+ZnO+O2)相比,超声协同光催化氧化法(US+UV+ZnO+O2)对亚甲基蓝的降解效果显著;在超声功率为200 W、催化剂用量为2.0g/L、亚甲基蓝溶液的初始浓度为10mg/L、光照时间100min时,亚甲基蓝溶液的降解率可达92%以上.     

g-C_3N_4纳米棒/TiO_2/Ni/CNTs复合物的制备及其光催化性能

通过简单的快速加热回流本体氮化碳制备了缺陷较少的g-C3N4纳米棒;然后采用缓慢水解法在g-C3N4纳米棒表面负载掺杂镍的TiO2前驱体,经热处理制得g-C3N4纳米棒/TiO2/NiO纳米复合光催化剂;最后以TiO2中的Ni为催化剂,采用化学气相沉积法原位生长CNTs,制备g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNTs纳米复合光催化剂。通过XRD、TG、TEM、FT-IR、UV-Vis等测试方法对催化剂进行表征,考察了样品在紫外光和可见光下对亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性。结果表明:g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNT纳米复合物在紫外和可见光下对亚甲基蓝的降解率分别为87%和68%,光催化活性较g-C3N4/TiO2/NiO有明显提高。     

Sb2S3纳米粒子敏化ZnO微纳分级结构的光电化学性能

采用电化学沉积方法,选择聚乙二醇(PEG-400)和乙二胺(EDA)为添加剂,直接在ITO导电玻璃上制备了有序阵列的ZnO纳米棒,以及ZnO纳米棒上生长纳米棒微纳分级结构。采用化学浴沉积法均匀沉积Sb2S3纳米粒子,制备了Sb2S3/ZnO纳米棒壳核结构和Sb2S3/ZnO纳米棒上生长纳米棒分级壳核结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、瞬态光电流等分析手段对其形貌、结构和光电化学性能进行了表征和测试。研究表明,Sb2S3/ZnO纳米棒上生长纳米棒分级壳核结构阵列膜的光电流明显高于Sb2S3/ZnO纳米棒壳核结构阵列。     

ZnO纳米颗粒沉积增强TiO_2纳米管光催化活性

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管,用光化学沉积法、将纳米管浸没在硝酸锌(Zn(NO3)2)溶液中,在纳米管表面沉积ZnO纳米颗粒.对样品进行了Raman谱、XRD和SEM表征.结果显示,TiO2纳米管为锐钛矿相,沉积ZnO没有改变TiO2的相结构.用甲基橙在紫外光辐照下的降解速率来评价ZnO/TiO2纳米管的催化活性.结果表明,Zn(NO3)2浓度为10-4 mol.L-1时制备的ZnO/TiO2纳米管,其降解甲基橙的活性最高,效率提高40.7%.     

ZnO/Cu2O异质结的制备及其光电性能研究

通过两步法制备了由ZnO纳米棒阵列和Cu2O薄膜组成的异质结。首先利用低温湿化学法在掺氟的SnO2导电玻璃(比较FTO)上生长ZnO纳米棒阵列,然后在ZnO纳米棒阵列上通过水热法继续生长Cu2O薄膜,形成ZnO/Cu2O异质结。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪的表征结果得知,ZnO纳米棒阵列具有很好的c轴取向性,其长度为1μm;而Cu2O薄膜的厚度为1.5μm,其(111)面优先沿ZnO的(002)面外延生长。与ZnO纳米棒阵列相比,ZnO/Cu2O异质结在可见光范围内吸收强度明显增强。在模拟太阳光照射下(AM 1.5,100mW/cm2),由ZnO/Cu2O异质结构成的太阳能电池器件的开路电压为0.36V,短路电流密度为7.8mA/cm2,对应的填充因子为31%,光电转换效率为0.86%。     

ZnO一维纳米结构在金属基底上的原位生长和表征

以Cu-Zn合金片为基底并提供Zn源,在含氧气氛中通过调控反应温度和氧偏压,采用热氧化法直接在Cu-Zn合金片上大面积可控地合成了多种形貌的ZnO一维纳米材料薄膜(包括纳米带、纳米片、纳米梳和纳米线等),采用多种分析方法对产物的形貌、结构进行了详细的表征,并对其相应的生长模型进行了讨论.结果表明,反应温度和氧偏压对ZnO纳米结构的生长至关重要,随着反应温度升高或氧含量的减少,气相Zn/O物种的偏压比增加,ZnO纳米结构尺寸变小.     

纳米ZnO粉体的制备及其表征

通过直接沉淀法制备了粒径小于100nm的ZnO纳米粉体.随前驱体焙烧温度的升高,晶粒逐渐长大,晶体发育趋于完整.经过计算,纳米ZnO的晶粒生长动力学指数为1.8,比其他一些氧化物的晶粒生长动力学指数小.     

铝掺杂ZnO基纳米棒气敏传感材料制备及其LPG气敏性能

采用两步化学溶液法制备了ZnO和Al-ZnO纳米棒,利用扫描电子显微镜(FE-SEM)(JSM-6700F,Japan)和X射线衍射仪(XRD)(Rigaku D/Max 2500PC,Japan)进行表面形貌表征和结构分析.气敏测试结果表明,Al-ZnO纳米棒元件在380℃下对500和2 000×10-6液化石油气(LPG)的灵敏度分别为9.5和21,掺杂Al3+能有效提高ZnO纳米阵列元件对LPG的气敏性能.     

ZnO:Al透明导电薄膜的制备及其光电性能的研究

利用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备Al3+掺杂ZnO薄膜,研究了Al3+掺杂对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响.XRD测量结果表明,Zn1-xAlxO薄膜具有六角纤锌矿结构,晶格常数随着Al掺杂浓度的增加而减小;紫外-可见透射光谱(UV)表明,所有薄膜在可见光区的透过率均超过80%;光致发光谱研究发现,随着Al掺杂浓度的增加ZnO的吸收带边发生蓝移,XRD和光学性能研究都证实了ZnO薄膜中的Al3+是以替位式形式存在于晶格中.     

ZnO电子态密度和吸收光谱的理论计算

采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似,研究纤锌矿znO的能带结构、电子态密度和吸收光谱.计算结果表明,纤锌矿ZnO为直接带隙半导体,计算带隙宽度为0.81 ev.由配位场理论分析知,zn3 d电子劈裂后形成的t2带对应Zn-O成键态,t2*带对应Zn-O键态,e带为非键态.计算得ZnO的光学吸收边为3.47 ev,计算结果与实验值相一致.     

氧化锌纳米材料的机械法制备及其光学性能研究

采用滚压振动磨在干法室温状态下大批量制备了氧化锌纳米材料,分别利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对样品晶体结构和形貌进行了表征.结果表明,ZnO纳米颗粒平均粒径约为60 nm,材料结晶良好,无杂质.室温下光致发光(PL)谱显示,在390 nm处有近带边紫外发射峰,这属于激子态发光;同时,在510 nm处有较弱的绿光发射峰,而强度最强的是位于648 nm处的红光发射峰,这两种发射属于表面缺陷态发光.UV-Vis吸收光谱表明,产物在紫外区有很强的紫外吸收,吸收峰出现了蓝移现象,这种蓝移验证了材料存在键断裂等表面缺陷态.Raman光谱表明非极性光学声子模位于437.6com-1处,纵向光学模(LO)峰位于583.6 cm-1处.     

ZnO对堇青石体系的结构与红外辐射性能的影响

采用固相反应法制备名义组成为Mg2(1-x)Zn2xAl4Si5O18(x=0-0.6)的红外辐射材料，测试了样品的红外辐射性能，并用XRD、IR等方法研究了体系的结构．研究结果表明，x≤0．3时，可得到六方结构的堇青石固溶体，x=0．2时，样品的红外辐射性能最佳，其法向全波段的辐射率达到0．89，8～14μm波段的辐射率达到0．91以上．x＞0．2时样品的红外辐射性能随x的增大而降低，x≥0．4时样品中主要形成(Mg1-xZnx)Al2O4尖晶石固溶体和方石英．     

ZnO欧姆电极制备与n-ZnO/p-Si异质结紫外光电特性

基于ZnO形成的机理,运用半导体能带理论,分析了金属和ZnO的欧姆接触和肖特基接触特性;在p-Si衬底上,采用直流及射频溅射获得掺Al的ZnO薄膜;用电子束蒸发In/Ag、In/Al、Ti/Au,微电子光刻工艺制作范德堡、传输线、梳状电极和n-ZnO/p-Si异质结UV增强光电探测器,并在200～500℃时,在氩气保护下制作合金样品,测量样品的I-V特性、电阻率、载流子浓度、异质PN结的UV光谱响应,以及对XPS结构组分进行分析等.测试结果表明,采用金属功函数低的In、Ti做中间导电层,并在400℃退火合金后,In/Ag、In/Al、Ti/Au与n-ZnO薄膜形成了良好的欧姆接触.     

氯化锌存在时硫化锌热氧化法制备氧化锌绿色荧光粉

在氯化锌存在下,通过硫化锌的热氧化制备具有六方纤维锌矿结构的氧化锌绿色荧光粉;研究煅烧温度对荧光粉的激发光谱和发射光谱的影响并测定了荧光粉中硫、氯元素含量.研究结果表明:氯化锌的存在有利于改善ZnO的结晶性和硫、氯元素的共掺杂,形成更多的缺陷,进而大大提高合成产物的荧光发射强度;合成ZnO的荧光光谱表明氯的掺杂不仅可以提高荧光发射强度,而且具有淬灭激子发射的作用,使荧光发射只有1个峰值为506 nm的绿色宽带发射,在800 ℃时有最强的发射作用,同时还明显强化了电子从价带到带隙缺陷中心跃迁对荧光发射的贡献;该峰的位置随煅烧温度从700 ℃升高到1 000 ℃而在378～386 nm变化,与紫光二极管的光输出波长相匹配,有望应用于白光二极管.     

纳米氧化锌晶须的制备及光催化降解苯胺研究

研究纳米氧化锌晶须和氧化锌纳米粉末在紫外光光催化降解苯胺的能力,借助于色谱/质谱联用及紫外/可见光光谱对苯胺降解产物进行了分析.降解动力学研究结果表明,苯胺光降解符合准一级反应动力学规律,纳米氧化锌晶须催化反应速度比普通纳米粉末快,COD去除率高达89.4%;两者对苯胺光降解过程的中间产物相似,主要为醇类化合物,这些化合物进一步氧化为二氧化碳和少量聚合物.