光活化SnO2/Co3O4复合材料低温丙酮气敏性能研究

以硝酸钴、氯化亚锡和2-甲基咪唑为原料,甲醇为溶剂,通过热解双金属有机骨架法制备SnO₂/Co₃O₄复合材料,探究光活化作用下SnO₂/Co₃O₄复合材料的低温丙酮气敏性能。结果表明：SnO₂/Co₃O₄复合材料在近紫外光活化作用下,工作温度为80℃时,对体积分数为0.005%的丙酮具有良好的气敏性能,灵敏度响应值为14.5,是无光活化时的7倍,并且表现出良好稳定性。SnO₂/Co₃O₄复合材料气敏性能的改善是由于光活化下材料内部建立了氧的光活化吸附-解吸循环,使得低温下材料的气体吸附-解吸过程和表面反应性增强。     

g-C3N4基异质结光催化剂研究进展

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种典型的非金属n型聚合物半导体光催化剂.因其具有合适的带隙(2.7 eV),高的热稳定性和化学稳定性,较强的可见光响应等优良特性而被广泛关注.基于g-C₃N₄构建出2种或2种以上的半导体异质结,具有提高可见光利用率,增强氧化还原能力,促进光生载流子转移和分离等作用,因而成为一种提高光催化活性的可行和高效策略.综述了近年来g-C₃N₄基异质结的构建及其光催化机理的研究进展,并进一步展望了研究前景.     

CuO/In2O3复合纳米材料的制备及其正丁醇气敏性能研究

p-n结独特的势垒效应能够显著地改变半导体复合材料的光学和电学性能,同时也能影响气敏元件的灵敏度。通过两步水热法制备出不同质量比的CuO/In₂O₃复合纳米材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱等方法分析了材料的形貌和结构。观察到CuO为球形分级结构,In₂O₃纳米颗粒附着在其表面。通过气敏性能测试发现,CuO/In₂O₃复合纳米材料中CuO与In₂O₃的质量比为1∶2时,样品在225℃下对体积浓度为100×10^-6的正丁醇的灵敏度为107,相对纯In₂O₃纳米颗粒提升了57%。另外,该样品也对正丁醇表现出很好的选择性和稳定性。     

溶剂热法合成玉米棒状Co3O4及其电化学电容性能

采用溶剂热法制备了玉米棒状的Co3O4.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Co3O4的结构和形貌进行了表征,结果表明,产物由Co3O4纳米颗粒构成,并形成明显的棒状结构.循环伏安法、恒流充放电及循环寿命等电化学测试表明,所得Co3O4电极在4mol.L-1电解液中具有较好的电化学电容特性,0.5A.g-1电流密度下的单电极比容量可达310.5F.g-1,且经700次循环后,比电容衰减约为10%,库仑效率接近100%.     

分级多孔结构NiO/ZnO复合材料制备及其甲醛气敏性能

以向日葵秸秆为生物模板合成一种新型的分级多孔结构氧化镍掺杂氧化锌纳米复合材料(Bio NiO/ZnO),利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料的组成和结构进行表征.实验结果表明,合成的Bio NiO/ZnO保存了向日葵秸秆材料的原始分级多孔结构,该结构由大量尺寸和形状一致的六方晶系纤锌矿型结构的氧化镍与立方晶系文石相结构的氧化镍球形颗粒堆积组成.与未掺杂的ZnO材料相比,Bio NiO/ZnO复合材料制作的气敏传感器对甲醛具有增强的气敏性能.在240℃的工作温度下,该气体传感器对10^-4的甲醛的响应为42,响应和恢复时间分别为7 s和6 s.检测的下限为1.48×10^-4,与复合物的氧空位浓度增加和两相间p-n型异质结的存在有关.     

SnO2薄膜元件的制备及其气敏特性研究

采用溶胶一凝胶法,以氯化锡（ＳｎＣｌ２。）和无水乙醇为反应起始物,经过加热回流、热处理等工艺．制备出了掺硅和锑的氧化锡（ＳｎＯ２）气敏薄膜,并制成了气敏元件．元件性能测试表明．材料对Ｈ２具有较高的灵敏度和选择性、较好的响应一恢复特性和稳定性．     

Fe3O4/Au单晶异质结的磁各向异性研究

基于铁磁/重金属异质结结构的纯自旋流电子器件具有低功耗、非易失性等优点,是当前自旋电子学研究的核心内容。该文利用超导量子干涉仪以及铁磁共振测量系统等手段,对分子束外延法生长的铁磁/重金属异质结Fe₃O₄/Au单晶薄膜的静态及动态磁性能进行了系统研究。研究表明,随薄膜厚度的增加,Fe₃O₄的单轴磁各向异性逐渐减小而磁晶各向异性逐渐增强。Au覆盖层的引入有助于单晶超薄膜的晶格弛豫,进而有效增强了Fe₃O₄的磁各向异性。该研究为铁磁/重金属异质结的构建提供了新的思路,有望推动其在纯自旋流电子器件中的实用化进程。     

WO3丙酮传感器及其多传感器融合技术的研究

高浓度丙酮会刺激黏膜和引起中毒,在医疗健康领域丙酮也可作为呼出气体标记物。为实现对丙酮气体的有效检测,利用WO₃纳米材料制备旁热式气敏传感器,系统测试该传感器的基本特性,并在此基础上与SnO₂传感器组成双气敏传感器阵列,结合反向传播神经网络方法对丙酮混合气体进行识别。在体积浓度10^-5丙酮气体测试中,WO₃丙酮传感器的响应值达到9.3,响应与恢复时间均为4 s,重复性误差小于10^-8;双气敏传感器阵列对混合气体中丙酮和乙醇的识别误差小于10^-8。结果表明,制备的WO₃传感器响应灵敏度、稳定性、选择性、瞬态响应等特性良好,采用多传感器融合技术可以实现混合气体的有效识别。     

WO3/g-C3N4复合催化剂的制备及其可见光 光催化性能分析

在盐酸质子化条件下,采用超声微波协助法成功制备了可见光型复合催化剂WO3／g-C3 N4。利用X射线多晶粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外可见漫反射（UV-Vis）和BET比表面测试仪对样品进行了表征,并以罗丹明B（RhB）为目标降解物对其光催化性能进行研究。结果表明：复合催化剂样品是由片状的 WO3纳米片负载在g-C3 N4表面组成的。当 WO3负载的质量分数为40％时,前驱物在500℃条件下煅烧2 h后所得样品的光催化性能明显好于同条件下制得的单一相 WO3和g-C3 N4,在可见光（波长大于420 nm）照射下,5 h 内对100 mL浓度为10－5 mol／L罗丹明B橙溶液的降解高达98％。     

多酸基Ti-MOFs负载g-C3N4三元复合催化剂的制备及其光热萃取催化氧化脱硫性能

燃油脱硫技术对生产清洁能源具有重要的意义,在诸多脱硫技术中,光催化氧化脱硫技术以操作简单、环境友好、成本低等优点得到广大研究者的关注。采用新型Lindqvist型多酸基钛基金属有机框架材料修饰g-C₃N₄得到Mo₆-MUV-10(Mn)/g-C₃N₄三元复合催化剂,并将其应用于光热萃取催化氧化脱硫(photo-thermal extraction catalytic oxidation desulfurization system, PTECODS)。通过X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)等一系列表征手段对催化剂的结构、组成和形貌等进行了表征。结果表明,Mo₆-MUV-10(Mn)分布于g-C₃N₄     

纳米Fe3O4颗粒及其磁流体的制备与研究

以氨水为沉淀剂,利用改进的化学共沉淀法制备粒径分布均匀的超顺磁性纳米Fe3O4颗粒.采用X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)及透射电子显微镜(TEM)等方法对试样进行了结构与性能表征.结果表明:当n(Fe3+)/n(Fe2+)=1.75,温度为60℃,pH值为9时,超声波预处理制备的Fe3O4颗粒平均粒径在23 nm左右,饱和磁化强度(Ms)达到61.63 emu/g,具有超顺磁性.同时利用油酸钠和聚乙二醇4000(PEG 4000)的协同作用制得了稳定分散的纳米Fe3O4磁流体,当二者加入量与纳米Fe3O4颗粒质量比均为2.00∶3.48时,制备的纳米Fe3O4磁流体最稳定.     

异质结复合材料KNbO3/BiOCl的制备及其对盐酸四环素的光催化降解

通过水热法和溶剂热法制备了异质结复合材料KNbO₃/BiOCl,考察了材料的形貌、晶型、光电性能等。以盐酸四环素为目标污染物探讨复合材料组成、用量和污染物初始浓度对降解效果的影响。实验表明,在模拟太阳光照下,当KB-3用量为9 mg,目标物浓度为10 mg/L时,光催化降解效率达到94.5%。降解机理研究表明,h⁺、·OH和·O^-₂是光催化过程中的活性物质。异质结的形成,有助于提升光的利用率,增强盐酸四环素的光催化降解。     

In2O3多孔有序薄膜的制备及其对丁酮气敏特性

利用气/液界面自组装法和溶液浸渍转移法制备了单层和双层氧化铟多孔有序气敏薄膜,并对其进行了气敏特性测试,同时利用多物理场耦合进行气敏特性仿真研究.结果表明,制备的气敏薄膜具有规则的孔道结构,孔壁呈现为具有大比表面积的片状结构.基于该气敏材料的气体传感器对丁酮表现出优良的气敏特性,单层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度350℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为15.37,响应时间仅为4.3s;双层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度375℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为20.45,响应时间为22.7s.仿真结果与气敏特性测试结果吻合较好.     

碳掺杂pg-C3N4的制备及其光催化性能研究

为了提高单一半导体材料的光催化活性,采用水热法制备高比表面积的多孔石墨相氮化碳(pg-C₃N₄),通过碳掺杂和金纳米粒子(AuNPs)负载对pg-C₃N₄进行改性得到Au/pg-C@C₃N₄复合纳米材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,碳元素的引入并未破坏pg-C₃N₄原有的片层结构,但明显提高了pg-C₃N₄的比表面积（高达158.2 m²/g）;AuNPs引入基体后,AuNPs的等离子共振效应可显著提高基体对可见光的吸收和光生电子-空穴的分离效率;当AuNPs含量为0.5%（质量分数）时,复合纳米材料具有最佳的光催化性能（表观反应速率常数k=0.078 4 s^-1）。因此,通过碳掺杂和纳米Au负载改性pg-C₃N₄可制备高活性复合光催化剂,为今后进一步提高氮化碳基催化剂的催化活性提供了理论基础。     

WO3基的气敏传感器的研究现状及气敏性能提升的机理分析

随着市场对有机挥发性气体检测技术要求的日益提高,金属半导体气敏传感器由于其工作温度较低、循环稳定性好、响应和恢复时间短等特点而受到广泛关注.三氧化钨(WO₃)作为一种典型的n型金属半导体气敏材料,由于其特殊的气敏特性而在探测各类有毒有害物质的领域中受到了人们普遍重视.传感材料的结构和形貌、暴露晶面、金属氧化物和贵金属离子的引入,对改善材料的气敏性能起着关键性的作用.文章介绍了WO₃气敏传感器材料对各种气体的应用,提出基于WO₃的气敏传感器研究过程中所面临的难题,并对其未来发展方向进行了展望.     

肖特基异质结Pt/Bi4O5Br2的制备及其光催化性能研究

以Bi₄O₅Br₂为前驱体,通过静电吸附辅助光还原法成功制备了低负载量（0.05%～0.50%,质量分数）且高分散Pt纳米粒子修饰Bi₄O₅Br₂光催化剂体系.对一系列Pt/Bi₄O₅Br₂样品进行了降解双酚A（BPA）活性测试,结果表明,0.20%Pt/Bi₄O₅Br₂样品在模拟太阳光照射30 min对BPA的降解效率达96%,远高于单一Bi₄O₅Br₂.通过一系列表征手段（XRD,SEM,TEM,XPS,UV-vis DRS,PL等）对催化剂的结构形貌、化学组分及光学性质进行了系统性研究.研究发现,0.20%Pt/Bi₄O₅Br₂复合物活性显著提高的主要原因归因于以下几点：第一,Pt作为电子捕...     

Ru负载Co3O4催化剂的制备及其电解糠醛性能研究

近年来,过渡金属基催化剂(TMOs)在探索高性能的糠醛氧化方面备受关注,但较低的本征活性限制其应用,合理优化TMOs的电子结构是提高糠醛氧化催化性能的有效策略。采用电沉积和浸渍法成功制备了Ru-Co₃O₄/CP催化剂,并通过电化学测试评价FOR和HER的催化性能。在1.0 mol/L KOH溶液中加入50 mmol/L糠醛后,Ru-Co₃O₄/CP催化剂达到10 mA/cm²电流密度仅需要1.41 V_RHE,与不加糠醛相比,降低了100 mV。以Ru-Co₃O₄/CP为阴极和阳极的催化剂构筑两电极电解槽,与全解水相比,电解糠醛在达到30 mA/cm²的电流密度所需要的电解电压降低了60 mV,同时在阴极和阳极得到了高价值的H₂和糠酸。     

应变SrTiO_3/GaAs异质结的整流特性研究

采用脉冲激光沉积法在P型GaAs基片上制备了缺氧的钛SrTiO3薄膜.X射线衍射测量证明SrTiO3薄膜外延生长.I-V曲线测量显示很好的整流性,说明该SrTiO3薄膜与GaAs形成p-n结.该结的电输运机制为应变导致的隧穿电流,且其电输运性质不受光照影响.     

一维ZnO/Zn2.33Sb0.67O4纳米异质结构的制备及气敏特性

为获得高气敏性能的新型材料,利用热蒸发方法,首次成功制备了ZnO/Zn2.33Sb0.67O4一维纳米异质结构。通过XRD、SEM、TEM对其微观结构进行表征,研究退火温度、药品用量及生长时间对产物的影响。结果表明：与ZnO纳米纤维相比,ZnO/Zn2.33Sb0.67O4异质结构对乙醇气体表现出增强特性。合成的纳米异质结构在气敏传感器方面具有巨大潜力。     

二维磁性NbSi2N4-WSi2N4-NbSi2N4异质结的光生电流效应

采用量子输运方法研究了二维(2D)磁性NbSi₂N₄-WSi₂N₄-NbSi₂N₄面内异质结的光生电流效应.该异质结具有C2v非空间反演对称性,在可见光范围内,用线偏光垂直及倾斜照射时,均能激发显著的光生电流效应,产生自旋极化且偏振敏感的光电流.光电流与偏振角(θ)和入射角(α)均为余弦依赖(cos(2θ),cos(2α))关系.两种照射方式下均能产生纯自旋流及完全自旋极化的光电流.在垂直照射时,能取得完美的自旋阀效应.这些结果表明,二维磁性NbSi₂N₄-WSi₂N₄-NbSi₂N₄异质结在低能耗自旋电子学及低维光电探测领域具有应用潜力.