一维纳米结构太阳电池及其研究进展

一维纳米材料是一种新型的光伏材料,具有显著的二维量子限制效应、良好的光吸收特性和光学减反射特性,在改善太阳电池的光伏性能方面具有潜在应用.介绍了纳米线和纳米管等一维纳米结构的光吸收特性,重点评述了Si纳米线、GaAs纳米线和碳纳米管等一维纳米材料在太阳电池应用上的研究进展,同时指出了一维纳米结构太阳电池研究中存在的一些问题,并提出了其今后的发展方向,如优化工艺和电池组态形式、改善界面特性以及深入揭示一维纳米结构太阳电池的载流子输运机制等.     

模板电化学合成纳米材料的研究进展

模板电化学合成是一种简单直接地制备纳米材料的有效方法。介绍几种常用的模板材料、国内外模板电化学沉积在制备功能纳米材料上的应用,综述了模板电化学制备纳米线阵列、纳米管、纳米导电聚合物以及纳米核壳结构材料的研究进展。制备新型复合纳米结构有序阵列、开展纳米器件的研制是模板合成研究领域的重要方向,这样的有序阵列在光学、磁学、催化及电化学等领域有着重要的应用前景。     

高取向硼纳米线列阵

一维纳米材料(纳米线和纳米管)是能有效传输电子和各种激子的最小维数结构, 因此是构筑纳米电子和纳米机械器件的基本组元. 采用射频磁控溅射方法, 以Ar气为溅射气体, 纯硼粉和氧化硼粉为靶材, 合成了直径在20~80 nm的硼纳米线, 这些硼纳米线在基片上自组织成垂直生长的高取向列阵, 具有大面积、高密度而离散、均匀性好、平行排列、高定向生长的特点. 它的独特特点是具有平台式顶部形貌, 详细的结构和成分研究表明硼纳米线具有非晶结构. 在合成硼纳米线及其高取向列阵的过程中, 没有涉及到任何的模板和金属触媒. 相信硼纳米线——一维纳米材料系统中的新成员, 会具有很多新奇、有趣、有用的独特性能. 提出了一种汽-团簇-固(VCS)机制来解释硼纳米线的形成.     

基于扫描电子显微镜的单根一维纳米材料原位场发射性能研究

基于扫描电子显微镜和纳米探针技术,展示了一维纳米材料原位场发射的测量方法和实例。实验以钨针尖为接收极,纳米材料为发射极,通过结合扫描电子显微镜的实时成像功能,纳米探针的精确操纵及电学测量技术以及激光辐照功能,系统研究了极间距离D、形貌变化、吸附气体和激光注入对单根多壁碳纳米管和氧化锌纳米线场发射性能的影响。结果表明,当D远小于纳米材料长度L的3倍时,D越小,开启场强和阈值场强越大,场发射性能越弱。此外,纳米线尖端曲率半径越大,场增强因子越小,场发射性能越弱。研究还发现O2的脱附和激光辐照有助于纳米材料场发射性能的提高。     

超长ZnSe纳米线的制备及其光学性能研究

利用2元混合溶剂(CHA/DIW)合成体系,制备了立方相具有周期性结构的孪晶Zn Se纳米线.所有纳米线都向一个方向生长,即垂直于立方相Zn Se的(111).结果表明:利用水/胺2元混合溶液可制得各种复杂形貌的半导体材料,这种2元体系可控制合成不同的硫属半导体纳米材料,也为制备其它具有光学性能可调的半导体纳米晶提供了一条普适的合成路线.     

水热合成条件对纳米ZnTe结构的影响

用Zn粉和Te粉为原材料,利用水热合成法在不同条件下合成出不同结构的ZnTe纳米材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对合成的ZnTe纳米材料进行了表征,研究了合成条件对纳米ZnTe结构的影响。结果表明,在无机NaOH溶液中易形成ZnTe纳米晶体颗粒,而在有机水合肼溶液中易形成非晶ZnTe纳米片或纳米线,非晶ZnTe纳米材料通过退火处理很容易地转化成晶体纳米材料。研究结果丰富了ZnTe纳米材料的合成知识。并为ZnTe纳米材料的应用研究奠定了基础。     

一维纳米结构材料的水热合成:钒酸盐单晶纳米线和纳米带

一维纳米结构纳米棒、纳米线、纳米带和纳米管由于其独特的大小、形貌依赖的性质和作为纳米器件的重要组元和连接已经越来越受到广泛关注。钒酸盐晶体内在各向异性的多钒酸根长链结构和层状结构可能导致在合适溶液反应条件下控制生长成为一维纳米结构材料。基于以上考虑,一种简单容易的水热合成方法导致了预期的NaV60,6和NaV60,43H20单晶纳米线以及Nao.33Vi05nH:0 (n<1.3)单晶纳米带的控制生长。所有合成产物的相组成、结构和形貌分别通过XRD.SEM.TEM和SHED等分析技术进行分析和表征。因此,可以预期这种方法可能被应用于其它具有类似结构材料的一维纳米晶的合成。     

基于纳米模压的非晶合金纳米线阵列的形貌与结构演化(英文)

金属纳米线阵列因其优异的催化和传感特性等性能而受到广泛关注.非晶合金纳米模压技术提供了一种廉价便捷的近净成型技术,并可用于制备金属纳米线阵列,但目前对该技术的研究还不够深入.由于金属纳米线阵列的结构和形貌对其性能具有强烈的影响,本文对非晶合金在纳米模压过程中纳米线阵列的结构和形貌演化过程进行了系统的研究.研究发现,纳米线阵列中纳米线的长度随着模压温度、时间和压力的增加而增加,而纳米线长度的增加会促使纳米线阵列的形貌逐渐由分散型转变为聚集型.增加模压温度和时间能促进非晶合金纳米线晶化的发生,而增加模压压力则有助于抑制晶化的发生.通过模压参数的调节可以实现对纳米模压后纳米线阵列结构与形貌的调控,进而实现纳米线阵列性能的调控.     

不同形貌ZnO纳米材料的制备和光催化性质研究

将纳米材料领域的研究热点凝练为材料化学综合实验课题。采用简单的溶剂热方法制备出不同形貌的Zn O纳米结构,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对制备样品的结构进行表征,以甲基橙为目标物,考察Zn O纳米结构的光催化降解能力。通过该实验可使学生掌握纳米材料制备、表征和光催化性质的基本知识,激发本科阶段学生从事科学研究的兴趣。     

电化学组装一维纳米线阵列温差电材料

低维温差电材料具有比块状温差电材料更高的优值,因而研制具有纳米线阵列结构的温差电材料对于提高材料的温差电转换效率具有重要意义.以具有纳米孔阵列结构的氧化铝多孔模板为阴极,在含有Bi 3、HTeO2 1的酸性溶液中,采用直流电沉积技术,通过在氧化铝多孔模板的纳米级微孔中沉积铋和碲,实现了一维纳米线阵列铋碲温差电材料的电化学组装.环境扫描电子显微镜(ESEM)和透射电子显微镜(TEM)的分折表明,电化学组装出的铋碲纳米线分布均匀,形状规则.铋碲纳米线的组成可方便地通过调整电沉积电位加以控制.     

GaN纳米线的成核及生长机制研究

报道了利用CVD方法研究GaN纳米线的成核和生长机理的最新结果,着重强调了生长温度和催化剂对纳米线生长的影响。通过分析GaN纳 米线的形貌、显微结构与生长温度、催化剂等影响因素之间的依赖关系,详细研究了GaN纳米线的生长过程。这一结果有助于了解一维纳米结构的生长机理,实现纳米材料的可控制生长,并有可能直接应用于GaN纳米器件的制备。     

富含氧空位的W18O49纳米结构的光催化抗菌性能

利用一步水热法合成了W18O49纳米结构.通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱,对所制备材料的晶体结构、形貌和元素价态进行了分析,并采用琼脂稀释法对材料的抗菌特性进行了评价.研究结果表明:W18O49纳米结构为单斜晶相,并沿b轴择优生长.微观形貌为由纳米线组成的外形似海胆的纳米结构,纳米线的直径小于1...     

葡萄糖修饰金壳复合纳米粒子的制备及其性能研究

光热治疗是一种新型的肿瘤治疗手段,利用光热转换材料可将光能转化成热能,再借助高温杀死肿瘤细胞.本文合成了一种新型复合纳米材料——葡萄糖修饰的金纳米壳层复合粒子,并运用吸收光谱、材料粒度尺寸分析等方法对材料的性质、形貌进行表征.该复合纳米材料仍具有金纳米壳层的表面等离子体共振特性,光热性能测试表明合成的新型复合粒子具有优良的光热性能,光热转换效率高.在多次激光循环照射下仍具有出色的光热稳定性.通过细胞毒性实验验证了该复合纳米粒子的生物安全性和易于在肿瘤表面富集的特性.该工作可为以后光热转换材料的研究提供一定的参考和借鉴意义.     

多孔铝模板合成纳米材料的研究

模板合成是近几年来人们合成纳米结构材料常用的一种方法．多孔阳极氧化铝凭借其耐高温、绝缘性好、孔洞分布均匀有序且大小可控等优点,成为一种常用的合成纳米材料的模板．该文介绍了多孔阳极氧化铝模板的制备和电沉积制备纳米材料的方法,以及纳米线的应用前景。     

氮掺杂氧化钨分层纳米结构的可控制备及形成机制研究

目的 可控制备氮掺杂WO₃/W₁₈O₄₉分层纳米结构材料，并对其形成机制进行研究。方法 采用溶剂热法，并利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱等对氮掺杂WO₃/W₁₈O₄₉分层纳米结构材料形貌结构及其生长机制进行研究。结果 通过调节HNO₃的量、反应时间及WCl₆浓度等条件有效调控制备多种形貌及结构不同的氮掺杂氧化钨纳米材料，并且发现不同形貌的氮掺杂氧化钨纳米材料的形成机制主要基于HNO₃对奥斯特瓦尔德熟化机制和自组装过程的调控。结论 HNO₃作为添加剂，对氧化钨的形貌及结构具有优异的调控作用，可实现对氮掺杂氧化钨分层纳米结构材料的成功制备。     

不同形貌纳米结构的氧化亚铜薄膜的制备及光电性能研究

采用铜阳极氧化法生成了各种形貌的氧化亚铜薄膜材料.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、开路电压(open circuit)等测试方法对样品的结构及光电化学性能进行了表征.结果表明：反应时的面电流密度及表面活性剂对氧化亚铜形貌有比较大的影响.当CTAB为表面活性剂时,随面电流密度增大,氧化亚铜的形貌从网状、片状到棒状转化.当阳极液中表面活性剂为CTAB、PVP、PEG时,可以分别得到纳米带状、枝桠状及纳米线状的氧化亚铜,并且纳米线状的氧化亚铜具有最好的光电性能.     

热蒸发法制备TeO_2纳米线的生长机理

以金属碲粉为原料,在450℃下采用热蒸发法在镀金玻璃基板上成功合成TeO_2纳米线,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对TeO_2纳米线的结构和形貌进行表征,并对其生长机理进行探讨.研究结果表明,具有四方相晶体结构的TeO_2纳米线直径在70~200 nm之间,长度在几百微米至2 mm.通过对不同生长时间所获得产物的形貌观察,对TeO_2纳米线的生长过程进行了分析,推断TeO_2纳米线是通过气-固机制进行生长,镀金薄膜可能只是起到诱导和加速TeO_2纳米线生长的作用.     

ZnO纳米线的三阶非线性光学性质

用微乳液法制备ZnO纳米线, 对材料的形貌和结构进行透射电镜表征和Raman光谱表征, 并设计超短脉冲Z扫描实验, 研究ZnO纳米线的三阶非线性光学特性. 结果表明：制备的材料尺寸均一、结晶良好, 具有较好的紫外区激子发光特性; ZnO纳米线三阶非线性光学折射率为正值, 其三阶非线性光学极化率比体相ZnO高约3个数量级. 因此制备的ZnO纳米线材料具有较好的光学和非线性光学性质.     

氯氧化铋单晶纳米薄片的制备及其光学性质

通过简单的水解法制备了分散性良好且发近紫外荧光的氯氧化铋单晶纳米薄片,其厚度约为15~20nm.利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选择区域电子衍射、热重分析、傅里叶红外光谱表征了氯氧化铋纳米片的形貌;通过紫外可见光谱和荧光光谱研究了材料的光学性质,并讨论了其发光机理.结果表明,氯氧化铋纳米片作为一种新型无毒发光材料,在发光二极管、激光等领域具有潜在应用价值.     

氧分压对Mn-Co-Ni-O纳米结构生长的影响

在脉冲激光沉积（pulsed laser deposition,PLD）法生长氧化物纳米材料的过程中,环境中的氧气对氧化物纳米结构的形成起着至关重要的作用。在溅射了Au纳米层的Si(111)衬底上,采用PLD法在不同氧分压下制备了Mn-Co-Ni-O纳米结构,并用X射线衍射仪（X-ray diffractometer,XRD）和场发射扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）表征了Mn-Co-Ni-O的结构特性和表面形貌。研究发现生长温度为750 ℃的Mn-Co-Ni-O微观结构与氧分压密切相关。在较低的氧分压环境下(1 Pa和5 Pa),Si衬底上生长的Mn-Co-Ni-O纳米锥结构是由Au催化的气–液–固(vapor-liquid-solid,VLS)生长机制控制。当氧分压增加到15 Pa,Mn-Co-Ni-O纳米结构的形态从纳米锥向纳米线转变,该过程是由VLS和气–固(vapor-solid,VS)生长机制共同作用。深入研究Mn-Co-Ni-O纳米结构的生长机制为获得更多的纳米线提供了理论基础。