夹心型多酸修饰TiO_2在染料敏化太阳能电池中的应用

染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为一种新型的光学器件近年来受到广泛关注.然而,光生电子-空穴复合严重影响染料敏化太阳能电池的光电转化效率.多金属氧酸盐(POMs)具有优良的光电化学性质,能够作为极好的电子萃取剂应用于染料敏化太阳能电池光阳极中.本文通过溶胶凝胶法将具有分子内电子转移特性的夹心型多酸化合物K_(15){K_3[(A-α-PW_9O_(34))_2Fe_2(C_2O_4)_2]}·29H_2O与TiO_2复合,制备POM@TiO_2复合光阳极.光学和电化学测试表明,其最低未占分子轨道(LUMO)能级(-0.06V)低于TiO_2导带,光学带隙为2.82eV.光伏性能测试表明基于POM@TiO_2/P25复合光阳极的DSSC效率达到了6.33%,相比于纯TiO_2光阳极电池(5.52%)提高了15%.电化学阻抗谱(EIS)、暗电流测试和开路电压衰减测试证明夹心型多酸化合物有效地抑制电子-空穴复合,增长电子寿命.入射单色光子-电子转化效率(IPCE)测试进一步证明此多酸的引入增强了单色光转化效率(从35%提高到53%).     

中空多壳层结构TiO2及其复合材料的合成及应用

中空多壳层微、纳米分级结构材料因具有比表面积大、密度小及结构稳定等优点,在多个领域受到广泛关注.二氧化钛(TiO_2)作为一种安全性高、稳定性好的环境友好型半导体材料,被广泛应用于锂离子电池、染料敏化太阳能电池、光催化等领域.在这些领域,中空多壳层结构TiO_2及其复合材料能够利用中空多壳层结构的诸多优点,如优异的结构稳定性能够提升锂离子电池的循环性能,中空多壳层结构对光的多级散射作用能够提高对光的利用率,从而提升太阳能电池及光催化性能.然而,对其实现更精确的控制合成仍然面临挑战.为了实现对优异性能的进一步追求,精细调控中空多壳层结构TiO_2及其复合材料十分重要,但仍少有报道重点对中空多壳层结构TiO_2进行总结.本文首先介绍了TiO_2的基本信息,随后总结了近年来对中空多壳层结构TiO_2及其复合材料在合成方法及应用方面的研究进展,最后对该研究领域进行了总结与展望.通过本文,可以综合了解基于TiO_2的中空多壳层结构材料的合成方法,为实现精细控制合成及性能调控提供参考与方向.     

无纺布支撑聚合物凝胶电解质锂离子电池

PVDF-HFP是制备聚合物电解质膜最常用的聚合物之一, 它具有成膜性好, 电化学性能优良等特点. 纳米SiO₂粒子均匀地分散在聚合物电解质膜中可以提高膜的孔隙率, 有利于提高聚合物电解质膜的离子电导率和电化学性能. 本文将无纺布在PVDF-HFP/SiO₂/丁酮/丁醇/增塑剂混合液中浸渍后, 真空干燥除去增塑剂制得多孔的无纺布支撑聚合物电解质复合膜, 并以其为隔膜组装聚合物锂离子电池(LiCoO₂/无纺布聚合物复合膜/MCMB), 对其电化学性能进行了表征. 研究结果表明, 无纺布聚合物复合膜具有一定的机械强度和良好的电化学性能. 室温下无纺布聚合物复合膜的离子电导率为3.35×10^-4 S/cm, 约相当于同样条件下普通隔膜的60%; 其电化学稳定窗口为4.8 V vs. Li⁺/Li. 使用无纺布聚合物复合膜组装的聚合物锂离子电池具有良好的倍率放电特性及充放电循环性能.     

二氧化钛在癌症动力学治疗中的“取长补短”

癌症是严重威胁人类健康的疾病之一,是当前人类所面临的重要医学挑战.基于活性氧机制的癌症治疗手段是目前研究的热点.作为最典型的半导体材料之一,二氧化钛(TiO_2)具有独特的催化性能、优异的化学稳定性和较低的生物毒性,使得TiO_2在癌症动力学治疗中的应用受到广泛的关注.然而,单一TiO_2纳米材料具有其固有的缺点,如只能被高能射线激发、量子效率低、体内分散性较差等,使得TiO_2在癌症动力学治疗中的效果不佳.本文从TiO_2纳米材料在不同动力学癌症治疗手段中的不足出发,综述了功能基的复合对TiO_2纳米材料进行改善的不同策略及其在光动力治疗、声动力治疗、放射动力治疗、微波动力治疗等基于活性氧疗法的癌症治疗方面的应用,同时对TiO_2在癌症纳米医学领域的应用进行了展望.     

金红石相氧化物TiO_2,SnO_2和GeO_2表面氧化性对HCl气体光学气敏传感特性的影响

利用光学气敏材料吸附气体来检测气体成分及浓度,成为了大家的一个研究热点.采用基于密度泛函理论(DFT-D)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了含氧空位金红石相TiO_2(110)表面,SnO_2(110)表面和GeO_2(110)表面吸附HCl气体后,表面结构的氧化性能、态密度、电荷分布、差分电荷密度以及光学性质,讨论吸附对光学气敏传感特性的影响.研究发现:HCl气体均易吸附于含氧空位金红石相TiO_2,SnO_2和GeO_2表面;且吸附后的稳定性为:TiO_2SnO_2GeO_2;氧化性是影响吸附能力和光学气敏传感性能的重要因素,HCl分子吸附于表面后其氧化性强弱为:TiO_2氧空位SnO_2氧空位GeO_2氧空位;从态密度和光学性质分析发现,含氧空位金红石相TiO_2(110)吸附HCl分子后,光学性质的改变最为明显,特别是对于500~700 nm的光,TiO_2具有很好的光学气敏传感效应,可作为一种较为理想的光学气敏传感材料.     

金掺杂TiO2纳米管的合成

纳米结构材料由于其独特的物理化学性能而备受人们关注[1~4].在催化、非线性光学器件、气敏元件和太阳能电池等领域具有广泛应用价值的纳米TiO_2是当前研究热点之一~[2,3].掺杂贵金属可以显著改善和提高TiO_2的性能~[5~7],如Au-TiO_2体系所表现出的良好催化性能~[7~9].文献报道:5nm以下的金纳米粒子具有好的催化活性~[5],但要在载体上控制金颗粒的尺寸和分散度是很不易的~[10],而适宜载体和金粒子的高度分散对于其功能的实现至关重要~[7,11].通过简单的水热处理可以得到高比表面的TiO_2纳米管~[12,13],但是具有高催化潜能的金搀杂TiO_2…     

闭合式无线纳米孔电极检测单个外泌体

单个体电化学通过在限域电化学测量界面上检测单个纳米粒子、单个脂质体、单个细胞等的电化学特性,实现对单个体各向异性的研究.这种高度灵敏的电化学方法能够快速测量并区分纳米级单个体的大小和表面电荷等.目前,已在单颗粒催化、环境监测和细胞分析等领域得到应用.本研究通过使用尺寸可控的石英纳米孔作为模板,将贵金属金沉积在石英纳米孔尖端,以形成用于单个体测量的纳米级电化学限域界面,从而制备具有高灵敏度的闭合式无线纳米孔电极.利用该电极构建了单个体电化学测量体系,实现了单个外泌体的检测,获得了信噪比高达25.1的单个外泌体碰撞信号,电化学测量平均电流幅值为15.1 pA,单个信号持续时间为0.4 ms,从而实现了单个外泌体与纳米电极间动态相互作用的实时测量.     

导电高分子微米/纳米结构材料

微米/纳米结构化的导电高分子材料不仅具有导电高分子自身的特性, 同时兼具微结构赋予的特殊功能, 从而在光、电子微型器件, 高效、快速感应器件, 微型电化学器件等方面具有广泛的应用前景. 本文着重从软、硬模板合成技术等方面综述了近几年导电高分子微米/纳米结构的制备方法, 讨论了两种技术的优缺点. 介绍了一系列导电高分子微米/纳米结构材料, 并对该研究领域进行了展望.     

Ag/Bi多层膜的结构研究

多层膜一般是由交替沉积而成的两种元素组成的亚层构成,在近十几年中,由于多层膜具有独特的电、磁、光和机械等优良性能,并且合成的多层膜结构提供一个高密度界面条件以研究非平衡情况下在界面处材料的相互作用,所以使它在技术应用和基础研究领域的应用日趋广泛,在许多性能应用中人们必须考虑来自结构的影响,如果亚层的厚度都很小,在纳米数量级,在垂直多层膜的膜面方向上成一维周期结构,则这种一维周期结构将产生Bragg衍射,不过所产生的Bragg衍射峰在0°<2θ<10°范围内,一般称为调制峰,不管采用什么沉积技术,一般制备的多层膜不是非常完整的,有许多可能的非完整情况,界面粗糙度就是这种非完整情况之一,多层膜的结构主要由调制波长L(两层不同元素组成的亚层厚度之和)、亚层结构和表面粗糙度等因素来表达,目前人们对具有负混合能的多层膜系统已经进行了大量的研究工作,但对具有正混合能的多层膜系统则研究的较少.     

纳米Al_2O_3固体的内耗

内耗测量可以给出陶瓷材料内部结构扩散以及晶界的力学行为等性能.有关陶瓷材料的高温内耗早有不少报道.近来纳米陶瓷/氧化物的研究越来越引起人们的关注,纳米ZrO_2和SnO_2块体的低温内耗已做了一些研究.纳米Al_2O_3可广泛应用于制作催化剂及催化剂载体,精细陶瓷和荧光材料等,关于它的一些性能已作了不少探索,然而纳米Al_2O_3固体的内     

多功能农膜的转光效应

国内广泛使用的农膜有普通农膜和长寿无滴农膜 .前者仅具有保温功能 ;后者不仅具有保温功能 ,还具有耐老化、长寿命、防雾滴等功能 ,深受农业部门青睐 .目前 ,人们正在研究开发具有光转换功能的多功能农膜[1,2 ] .　　我们研制成的ＵＴＲ稀土转光粉具有紫外光转红光的转光功能 .它是由含铕 (ＩＩＩ)的多核稀土有机荧光配合物组成的白色固体粉末 .将它添加到聚乙烯树脂中制成的转光农膜 ,与普通农膜相比 ,可使农作物增产 5 %～ 14%[3 -5] ;将它与光稳定剂、抗氧剂、防雾滴剂等其他助剂一起添加到聚乙烯树脂中制成的耐候光转换无滴农膜 ,与长…     

CdS修饰TiO_2纳米管阵列制备及其光电催化产氢性能

为了实现利用可见光高效产氢,研究开发了具有可见光响应的CdS/TiO2纳米管阵列光催化剂.利用电化学阳极氧化法,在0.15mol/LNH4F和0.08mol/LH2C2O4的电解液中用钛片制备TiO2纳米管阵列,纳米管管径为80~100nm,管长约为550nm;在氨-硫脲体系中通过水浴化学池沉积将CdS纳米颗粒复合在TiO2纳米管上.以300W氙灯为光源,CdS/TiO2纳米管阵列(2×54mm×100mm)作为光阳极,外加1.0V槽电压,0.1mol/LNa2S和0.04mol/LNa2SO3为电子给体,光电产氢速率达到245.4μL/(h·cm2),表明CdS/TiO2纳米管阵列是一种有前景的光催化产氢材料.     

新型杀虫剂

美国伊利诺斯大学的科学工作者最近发现,人们通常认为不是杀虫剂的许多有机化合物,用紫外线敏化以后,具有杀卵和杀死幼虫的能力,人们可以利用这种光毒性发展出经济而有效的杀虫剂。几乎在一个世纪前,人们就知道许多有机染料(如亚甲蓝、孟加拉玫瑰红)在有可见光的时候可以杀死微生物。但把这种“光力学效应”作为控制昆虫的一种手段,却是在近十年时间里才得到大力     

热氧化溅射镀铜膜制备CuO纳米棒及其光致发光特性

CuO纳米结构的物理化学性质使其成为纳米光电子器件、气敏传感器和光检测器等微/纳米器件应用中的关键材料.虽然热氧化法具有简单、高效、低成本和大范围制备等优点,但加热导致的崩裂问题仍限制了其广泛应用,目前仍需发展可在不同基体(特别是半导体Si)上直接生长CuO纳米结构的制备技术.本文通过先直流/射频磁控溅射镀金属膜,再电场辅助热氧化法的方法,成功在Si基上获得了膜基结合力好的CuO纳米棒,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析了Cu膜和CuO的形貌和结构,并用荧光光谱仪测量了CuO纳米棒的室温光致发光性能.研究结果表明:直流磁控溅射获得了择优取向为(111)的柱状晶Cu膜,工艺改进后可完全氧化获得CuO纳米棒/CuO层/Si基的层状结构,其中纳米棒为单晶单斜CuO.本文还通过进一步添加Cr作为过渡层来改善膜-基结合力,解决加热Si-Cu膜时因热应力而导致的开裂问题.虽然射频溅射可在Si基底上获得细晶粒Cu膜,但热氧化后并没有获得一维纳米结构的氧化物.当以紫外光作为激发光源时,CuO纳米棒的发射峰主要为宽的390~470 nm间的深紫到亮蓝发光带,峰位的蓝移主要是源于纳米尺寸的下降.本文探究了CuO纳米棒的制备和光学性能,有助于设计和组装基于Si基-CuO纳米阵列的新型纳米器件.     

极化电荷设计调控纳米复合体系的能带结构

光生电子空穴对分离是光催化领域的关键过程和核心议题之一.本文聚焦新型光催化复合材料的设计和调控,系统地介绍了复合材料设计中通过体系能带结构的调控实现有效的电荷分离的常用手段,包括构建肖特基结、p-n结等异质结构和诱导界面电荷极化;包括构建三元复合结构ZnS-(CdS/金属),利用金属纳米颗粒修饰半导体CdS,调控CdS的能带结构,实现ZnS-CdS异质结从Ⅰ型到Ⅱ型的转化;通过在TiO_2-Ag_2S界面处复合Ag,调控体系的能带结构,设计出复合材料TiO_2-Ag-Ag_2S,实现Z-方案;设计了可以对太阳光进行全谱吸收的新型复合材料Cu2S-CdS-ZnS,并证实p-n结可以有效调控复合体系的能带结构.这些工作为纳米半导体复合材料在光电转换和光催化方面的发展提供了新的思路.     

Si基纳米发光材料的研究进展

Si基纳米材料是近年迅速发展起来的一类新型光电信息材料，在未来的Si发光二极管、Si激光器以及Si基光电子集成技术中具有潜在的重要应用，这些材料主要包括纳米孔硅，由SiO2膜、SiOx（x＜2．0）膜与氢化非晶Si（a-Si:H）膜镶嵌或覆盖的Si纳米微粒，Si纳米量子点以及Si/SiO2超晶格等，目前的研究迹象预示，一旦这些材料能够实现高效率和高稳定度的光致发光（PL）或电致发光（EL），很有可能在21世纪初引发一场新的信息革命，主要介绍了过去10年中各类Si基纳米材料在制备方法、结构特征和发光特性方面的研究进展，并初步预测了这一研究领域在今后10年内的发展趋势。     

光致发光多孔硅的特性研究

硅常温下的禁带宽度仅1.1eV,且是间接跃迁型半导体。这是困扰光电子学几十年的老问题,多年来人们想尽各种掺杂办法,均未达到理想的结果,Canham用电化学刻蚀的办法在单晶硅片上形成多孔硅,然后停电继续腐蚀一段时间,制成高孔积率(80％以上)的多孔硅膜,在氩离子激光激发下,用肉眼就能观察到明显的红光发射,这一发现在光电子学领域引起了轰动。多孔硅早在30年前就已发现,在近10年内受到广泛注意,但主要是利用多孔硅形成良好的SiO_2电绝缘层,因此其孔积率一般不超过56％,Canham的第二步腐蚀是形成发光层的关键,而Bsiesy等则采用氧化的方法能达到同样的目的,到目前为止,大多数人认为这一现象是由量子效应引起的这种观点认为:在电化学形成多孔硅过程中,硅基     

Grtzel电池用TiO_2致密膜的制备和表征

选择钛酸四丁酯-石油醚溶液体系,使用浸涂、烧结方法制备了致密TiO_2薄膜。利用X射线光电子能谱(XPS)测试了薄膜的组成,并用原子力显微镜(AFM)研究了制备工艺对表面形貌的影响。TiO_2致密膜的透射光谱表明,该薄膜在可见光区有很好的透过率。利用该种致密TiO_2膜,制备了固态Gratzel电池,其光电特性表明,所制得的致密膜起到了很好的阻隔导电基底和空穴传输层的作用.     

利用不同链长的磷脂酰胆碱制备纳米金颗粒

众所周知,金属或半导体的纳米颗粒因其大的比表面和量子尺寸效应而被广泛应用于各个领域.超细颗粒的制备,尤其是规则、稳定的量子尺寸颗粒的制备是许多科学家感兴趣的课题[1～3].目前,利用有序分子组合体制备无机纳米颗粒已愈来愈受到关注[4].近年来,我们曾经报道过利用自制的三室装置,可在花生酸单分子膜下生长尺寸小于2ｎｍ的银颗粒[5],但关于脂类憎水链长的影响却未作研究.本工作将报道利用不同链长的磷脂,二22烷基磷脂酰胆碱(ＤＢＰＣ)和二14烷基磷脂酰胆碱(ＤＭＰＣ)单分子膜来制备纳米尺寸颗粒.实验使用的ＤＭＰＣ和ＤＢＰＣ均从Ｓｉ…     

有序介孔氧化铟/还原氧化石墨烯纳米复合物的可控合成与气敏性质

<正>气敏传感器在工农业生产、环境监测、医疗诊断和国防军事等领域有广泛的应用,而气敏材料被视为发展先进气敏传感器的关键.有序介孔金属氧化物是一类非常有应用潜力的气敏材料,首先其规则的多孔结构和大的比表面积特性,能有效地促进气体分子的传输扩散,并为气体分子与材料表面发生化学相互作用提供更多的反应活性位;更为重要的是其孔壁厚度处于纳米尺度范围,导致介孔金属氧化物中相当大比例载流子的传输受表面化学相互作用影响,因此对气体