ZnO不同微结构/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷热动力学与光电性质研究

采用不同方法分别制备出ZnO纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管4种微结构,以ZnFe2O4为无机染料敏化剂在ITO透明导电玻璃上制备成ZnO不同微结构/ZnFe2O4异质结.XRD检测结果表明,所有复合结构中两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,各异质结构都呈现出优于单一组分的光伏响应特性;而且,4种异质结构光伏性质呈现出:ZnO纳米管/ZnFe2O4ZnO纳米棒/ZnFe2O4ZnO纳米线/ZnFe2O4ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4的特点.在较弱正外电场诱导下,复合薄膜仍然保持稳态下的光伏响应特性;随着外电场逐步提高,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4光伏性质增加非常明显,在+2V电压诱导下,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4已接近ZnO纳米管/ZnFe2O4的光伏响应强度,并明显高于另外两种异质结构的光伏性质.从光阳极微结构、自由电荷扩散长度、空间电荷区厚度、载流子参数、内建电场和能级匹配几个方面,详细讨论了ZnO/ZnFe2O4异质结中光生电荷分离的影响因素以及光生电荷传输机制.     

染料敏化太阳电池光阳极修饰的机理研究

为改善染料敏化太阳电池(DSC)的光电性能,采用TiO2溶胶以3种不同方式修饰DSC的光阳极.采用强度调制光电流/光电压谱(IMPS/IMVS)技术研究了溶胶修饰对电子传输与复合特性的影响.在等效电路的基础上采用数值拟合方法对系统电阻Rs及并联电阻Rsh进行计算.结果表明:溶胶修饰光阳极有效地增大了电子寿命τn,缩短了电子传输平均时间τd,增大了光生电荷电量Qoc,提高了电子收集效率ηc.溶胶修饰后DSC等效电路中Rs减小,Rsh增大.研究表明,溶胶修饰有效地改善了光生电子的产生、注入、传输以及收集性能,提高了DSC效率.     

氮化碳修饰的氧化锌纳米线阵列的制备及其光电催化应用

研究了氮化碳修饰的氧化锌纳米线阵列作为光阳极在光电化学(PEC)电池中的应用。首先采用水热法制备氧化锌纳米线阵列,用二氰二胺制备石墨状氮化碳(g-C_3N_4)和无定形氮化碳(a-C_3N_4)。然后用不同浓度的g-C_3N_4和a-C_3N_4悬浊液修饰氧化锌纳米线阵列。通过SEM、XRD、FT-IR、XPS、UV-Vis等方法表征样品的结构与成分,紫外-可见光吸收光谱表明氧化锌纳米线阵列在可见光区的光吸收强度随着氮化碳悬浊液浓度的增加而提高,并且在相同条件下,a-C_3N_4/ZnO比g-C_3N_4/ZnO在可见光区有更好的吸收。将一系列氮化碳修饰的氧化锌纳米线阵列制作成光阳极器件,并进行光电化学测试,氮化碳的修饰可以使氧化锌纳米线阵列的光电催化性能有显著提高,并且a-C_3N_4/ZnO比g-C_3N_4/ZnO在相同条件下能产生更大的光电流。这些结果表明,氮化碳修饰的氧化锌纳米线阵列有潜力应用于PEC电池领域。     

一步法合成微纳结构TiO_2及在染料敏化太阳电池中的应用

TiO2纳米颗粒具有较高的比表面积及吸附性能,使得其在染料敏化太阳电池中的应用及效率取得了突出的进展.近年来,TiO2微米球由于具有较大的比表面积、对可见光的散射作用强,以及特殊的微纳米结构等特点,倍受人们的关注.因此,为了获得较高的光电转化效率,充分利用各维度微纳米材料的优点,制备复合维度的光阳极结构薄膜是目前研究的热点.在本研究中,我们采用一步法直接合成了TiO2微米球与纳米颗粒共生纳米材料,该共生材料具有较大的比表面积、优良的光散射作用.将其作为光阳极材料应用于染料敏化太阳电池中,与纯微米球及纳米颗粒相比,基于该共生纳米材料制备的光阳极薄膜的染料吸附量大、电子寿命长,有效地提高了电池的短路电流密度,在相同的多孔薄膜厚度为7.2μm时,得到了8.15%的光电转化效率,优于纯微米球的7.60%及纳米颗粒的6.83%.最后,通过加入一层纳米颗粒(4.8μm)进行薄膜结构优化及Ti Cl4处理,基于该共生微纳米结构的太阳电池获得了10.82%的高光电转化效率.     

基于Zn_2SnO_4纳米线固态染料敏化太阳能电池光生电荷分离与光电性质研究

采用水热法在不锈钢滤网上制备出Zn2SnO4纳米线.首次通过制备Zn2SnO4纳米线/CBS异质结构来提高复合体系的光生电荷分离效率;逐步改变CBS厚度系统研究了Zn2SnO4纳米线/CBS染料敏化太阳能电池的光电转换效率.结果表明Cu4Bi4S9为1.0μm时,Zn2SnO4纳米线/Cu4Bi4S9异质结具有最强稳态和电场诱导表面光伏效应,对应染料敏化电池最高光电转换效率为4.12%.从光吸收、薄膜厚度、内建电场和能级匹配等几个方面,讨论了异质结和固态染料敏化电池中光生电荷分离的影响因素以及光生电荷传输机制.     

球形花状ZnO微-纳分级结构的制备及其光电化学性能

文章采用一种热蒸发的方法在镀有Zn膜的掺F的SnO2(FTO)导电玻璃上制备出球形花状ZnO微-纳米分级结构,利用SEM、XRD、PL等手段对球形微-纳米结构的形貌、成分和发光性能进行了分析。分析结果表明,球形花状六方纤锌矿ZnO微-纳米分级结构具有表面多孔特征,有利于染料的吸收。球形花状ZnO微-纳米结构存在近带边发射的近紫外发光(402nm)和来自于深能级缺陷的可见发光(460nm和500nm)。将所制备的样品作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),该电池的转换效率η=0.67%,比以纳米棒、树枝状纳米结构、纳米梳作为光阳极材料的DSSC的转换效率要高,但是整体转换效率不高,这是由于晶体内部较多缺陷引起的。     

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%。     

表面Au改性增强ZnO光阳极性能实验设计

设计了一种新型的半导体光电化学性能实验,该光电化学系统是由ZnO纳米棒阵列光阳极、Pt对电极、饱和甘汞参比电极以及电解液构成.首先,运用水热法在氟掺杂氧化锡（FTO）导电基体材料上生长结构有序的ZnO纳米棒阵列,然后采用光沉积的方法在ZnO纳米棒表面沉积适量纳米Au颗粒得到Au/ZnO纳米棒阵列.通过扫描电子显微镜分析材料的微观形貌,利用紫外-可见光漫反射吸收光谱、光电化学和电化学阻抗谱等方法测试分析ZnO光电极材料的各项性能.证实了通过在ZnO阵列上负载合适浓度的Au颗粒会显著改善其光电响应,降低其界面电荷转移电阻.该实验不仅能培养本科生严谨的科学研究态度,而且能开发其创新潜能,提高其解决复杂工程问题的能力.     

利用金纳米晶等离子共振效应实现量子点敏化太阳能电池的光电流增强（英文）

近年来,金、银、铜等金属纳米颗粒被广泛应用在光电器件中,这些金属颗粒自身特有的光散射效应或等离子共振效应可以用来增强光电器件中的光电流,但较少有研究能够在一维纳米线阵列体系中直接观察到这种光电流产生和增强的现象.本文通过水热反应制备了TiO2纳米棒阵列,通过柠檬酸钠还原HAuCl4 3H2O的方法制备了直径约20 nm的金纳米晶.为研究金纳米晶在量子点敏化太阳能电池中的光电流增强效应,构筑了ZnS/CdSe/CdS/TiO2核-壳结构的纳米线阵列化光阳极.在该量子点敏化太阳能电池体系中,通过简单地引入金纳米晶,短路电流从7.788 mA/cm2增加到8.574 mA/cm2,增强了约10%;整个器件的光电转换效率从1.66%增加到1.73%,增强了约4.2%.这种增强效应主要来源于金纳米晶受到激发后电子向ZnS/CdSe/CdS/TiO2光阳极注入所导致.为进一步证实该结论,通过原位反应使所制备的金纳米晶与TiO2纳米棒阵列复合,构筑了单一的Au/TiO2复合体系,在可见光照射下,清楚地观察到了光电流产生现象;而单一的TiO2在可见光照射下,并不能产生光电流.     

光阳极结构对染料敏化太阳能电池性能的影响

染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池,通常用钛片做光阳极。用钛网代替钛片制备光阳极可组装成一种新型结构的染料敏化太阳能电池。采用电化学阳极氧化法,在磁力搅拌质量分数025%NH4F+体积分数225%H2O+乙二醇电解液作用下,在钛网和钛片表面制备TiO2纳米管阵列。其中,一组阳极氧化后的试样在具有微米颗粒的溶液中超声震荡。将制得的试样做光阳极组装染料敏化太阳能电池,并测试电池性能。用扫描电镜观察TiO2纳米管阵列。研究结果表明:阳极氧化所制备的TiO2纳米管阵列表面有覆盖层,超声处理可移去覆盖层,试样表面露出高度有序的纳米管阵列便于N719染料的灌入,而有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率。钛网光阳极组装的染料敏化太阳能电池比相同条件下钛片组装的电池,光电转换效率提高了74倍。     

电子相互作用对准一维有机铁磁体的铁磁基态的影响

提出了一种基于极化子的准一维有机高聚物铁磁体模型．在这种模型中，依靠极化子而不是有机自由基来提供未配对电子．利用 Ｐｅｉｅｒｌｓ Ｈｕｂｂａｒｄ 哈密顿量，考虑强电声耦合，允许完全的格子松驰过程，建立了一套自洽迭代方程，计算了格点上的电子相互作用和格点间的电子相互作用对有机铁磁体的铁磁基态的影响     

束缚电子屏蔽效应对中微子俘获反应的影响

分析了地球实验室环境下束缚电子屏蔽效应对中微子俘获反应的影响，指出束缚电子的电荷屏蔽会使中微子诱导反应截面减小，在分析处理对原子或离子的电子俘获反应时，应考虑束缚电子的屏蔽效应，但Debey屏蔽挖近似处理失效，寻求另一个合理的电荷屏蔽表达式是非常重要的。     

宽电子束聚焦的变分理论

假定空间静电电位φ的磁感应强度矢量(?)在实验室坐标系中的分布是已知的,利用变分方法研究了正交和非正交两种曲线局部坐标基下宽电子束聚焦的普遍理论.将变分原理下的细电子束聚焦推广到宽电子束聚焦,证明了其结果与用电动力学方法研究宽电子束聚焦的一致性。     

ππ电荷转移络合物的理论研究

用量子化学CNDO/2方法对顺丁烯二酸酐与甲苯、苯、丁二烯和异戊二烯的电子施受络合物的构象进行了研究。结果表明,最稳定的络合物构象是相互作用的两个分子平面互相平行的重叠式,平面间距在0.165～0.178nm之间。构象优化的能量极小对应着电荷转移的极大,因此,在电子施受络合物中,电荷转移起着决定性作用。计算的络合物的稳定性与络合常数的实验值的顺序一致。     

电子支付系统在电子商务中的应用

本文评述了电子商务的功能以及在国民经济中的作用，重点介绍了电子支付系统在电子商务中所发挥的作用及应用过程。     

密封式中子管中电子电流形成过程

分析中子管中电子电流的形成过程．对于Philip型中子管,D 离子轰击靶产生的二次电子直射进入加速区,形成的电子电流仅是总电子电流的一部分．为完整地解释电子电流的形成,必须考虑到二次电子在加速电极内壁上的散射和新产生的二次电子进入加速区形成电子流的因素．     

对使用VSEPR模型的一个改进——定量推算AX_nE_m分子或离子的几何构型

目前常使用VSEPR模型定性确定共价型AX_nE_m分子或离子的几何构型.为了推动这一理论的发展,使VSEPR模型更为可靠,作者对该模型作了一些改进——定量推算这类分子或离子的稳定结构,供读者参考.     

含氮小分子键级的计算与结构式的推断

提出了电子空位对假说，以新颖的观点指出了分子结构的规律．对含氮共价小分子进行了键级的简便计算，和结构式的简易推断．     

准一维有机高聚物铁磁体自旋动力学研究

对准一维有机高聚物铁磁体中的自旋动力学进行了研究．考虑了一维体系中强的电子－声子和电子－电子相互作用，允许完全的格子松驰，建立了一套自洽迭代方程来研究围绕侧基的π电子自旋极化云．结果发现该自旋极化云的强度将随电子－电子相互作用的增强而增强，其扩展范围将随电声耦合的增强而迅速减弱．     

电子束焊接电子枪电子光学系统设计

电子光学系统的设计是电子柬焊接电子枪设计的核心技术．介绍了电子柬焊接电子枪电子光学系统的组成,分析了电子束束斑构成的4种主要物理因素．根据局部真空电子柬焊接技术的要求,依据已给定的参数,通过计算得到了电子束会聚半角、光路尺寸、磁透镜的参数和结构．在此基础上设计完成的电子枪,达到了1)加速电压60kV,电子束束流134mA,即电子枪功率为8kW;2)电子枪在工件上的束斑尺寸,理论上设计计算直径为1．3mm,用AB试验法实测束斑直径为1.6mm;3)设计完成的电子光学系统满足了局部真空电子束焊接技术应用电子枪的需求;4)设计完成的电子枪集成应用于局部真空电子束焊机．经试验验证,设计完成后的8kW电子枪满足局部真空电子束焊接的要求。