Ag修饰C掺杂TiO_2薄膜的光电响应性能

采用电泳沉积法在Ti片基底表面形成TiC纳米薄膜,然后在不同温度下对TiC薄膜进行热氧化制备了C掺杂TiO_2(记作C-TiO_2)薄膜,进一步在不同浓度的AgNO_3溶液中利用光还原沉积法在C-TiO_2薄膜表面负载了Ag纳米颗粒。结果表明:在550~650℃热氧化温度范围,生成的CTiO_2薄膜由锐钛矿相和金红石相的混晶构成,高于700℃时锐态矿相全部转化为金红石相;C-TiO_2薄膜均表现出一定的可见光光电响应性能,且表面负载Ag能显著改善薄膜的性能;650℃氧化生成的C-TiO_2薄膜,在浓度0.03mol/L的AgNO_3溶液中负载Ag后制备的Ag-C-TiO_2薄膜呈现出最佳的光电响应性能。     

纯相TiO_2稀磁半导体纳米颗粒的室温铁磁性研究

采用溶胶凝胶法制备了450和550℃退火温度下的TiO_2纳米颗粒,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和X-射线光电子谱(XPS)对样品进行了表征.结果表明,TiO_2样品均为锐钛矿相结构,形貌均匀整洁,铁磁性在室温下存在磁滞现象,550℃退火后样品的磁化强度增强,并且Ti 2p和O 1s结合能升高.分析表明,TiO_2样品中少量的Ti确3d轨道有电子占据,3d轨道中的电子使得Ti离子向低价态转变,低价态的Ti离子3d轨道中的电子之间发生转移相互作用导致样品中产生了铁磁性.     

氢气热处理诱导Ti_3C_2T_x MXene的结构及特征元素演变行为研究

在氢气气氛下,采用不同的温度对Ti_3C_2T_x MXene粉体进行了热处理,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)、X射线光电子能谱(XPS)对样品的微观结构与形貌进行了测试与表征.研究表明,氢气热处理温度能够诱导Ti_3C_2T_x MXene先向锐钛矿型TiO_2及金红石型TiO_2转变,且能够保持二维层状材料结构特征.氢气退火后,Ti的K边向高能量偏移,这说明Ti原子的平均氧化态程度变高,认为与材料表面的Ti因配位环境演变而失去电子有关.该研究为实现Ti_3C_2T_x MXene结构转变及特征元素配位环境的精准调控提供了支撑.     

掺氮可见光响应TiO2-xNx光催化薄膜的制备及性能初探

采用反应磁控溅射法在玻璃基片上制备N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜,并且对两种薄膜样品分别进行了300、400和500℃的退火处理.采用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光光度计(UV-Vis)对经过退火处理的样品进行了表征.结果表明:成功制备了N掺杂TiO2-xNx薄膜,部分N进入了TiO2薄膜晶格,并且以N-O键形式存在;N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜相对比,晶型和表面形貌没有什么太大的区别,但通过紫外-可见光吸收谱图可以发现经过400℃退火处理的N掺杂TiO2-xNx薄膜吸收带边从纯TiO2薄膜的400 nm红移到455 nm.     

纳米晶Li_4Ti_5O_(12)薄膜射频磁控溅射合成与表征

采用射频磁控溅射并结合超高真空热处理工艺在不锈钢基底上制备出了纳米晶Li4Ti5O12薄膜.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)考察退火温度对薄膜结构、形貌的影响.并通过恒流充放电技术初步考察薄膜的电化学性能.研究结果表明,在550℃-750℃退火温度下制备了具有明显择优取向的纳米晶Li4Ti5O12薄膜.其中650℃退火Li4Ti5O12薄膜结晶最完善,具备一定的充放电性能,有明显的充放电平台,比容量达到60μAh cm-2μm-1,可进一步研究作为薄膜锂电池阳极材料.     

p型ZnO:Mn-N薄膜的制备及特性研究

用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了较高结晶质量的ZnO: Mn薄膜,继而进行N离子注入和退火处理,成功实现了ZnO薄膜的Mn-N两步法共掺杂和p型转变.利用X射线衍射(XRD)、Hall测试、分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其性能进行了分析.结果表明:所测样品均具有单一的c轴择优取向,薄膜在退火后没有检测到其它杂质相的生成;薄膜在650 ℃经10～30 min退火时均可实现p型转变,空穴浓度可达1016～1017cm-3,表明650℃可能为ZnO: Mn-N体系中N离子达到电激活成为有效受主的温度;XPS能谱证明了Mn2+、N3-离子的掺入;在热退火作用下,部分间隙位N离子达到电激活通过扩散进入O空位,形成N-Zn或N-Mn键,是样品转变为p型的依据; p型ZnO: Mn-N薄膜室温下的禁带宽度为3.16 eV,相对未掺杂ZnO的禁带宽度3.29 eV明显减小.     

钴掺杂对二氧化钛晶粒尺寸及相变的影响

通过溶胶凝胶法制备了纯Ti O_2与不同Co浓度掺杂的Ti O_2纳米粉体,并对样品进行了450、550、650℃保温2 h的热处理.采用X射线衍射仪对制得的纳米粉体进行了晶体结构表征,研究了热处理温度以及Co掺杂浓度对Ti O_2晶粒尺寸以及锐钛矿金红石相变的影响.结果表明:纯Ti O_2与Co-Ti O_2在450℃时为单一的锐钛矿;550℃时,纯Ti O_2有微量金红石生成,Co-Ti O_2仍然全部为锐钛矿;650℃时纯Ti O_2大部分转变为金红石,当Co掺杂量较低时,Co能促进锐钛矿相向金红石相的转变,而当掺杂浓度为8%时,Co抑制锐钛矿相向金红石相的转变;热处理温度升高以及Co掺杂浓度增加有利于Co Ti O_3相的生成,相同温度下,Co掺杂后Ti O_2晶粒尺寸减小.     

锻态粉末冶金铁基合金的显微组织和力学性能

采用金相观察、能谱分析、X线衍射和洛氏硬度测定等研究锻态粉末冶金铁基合金显微组织和力学性能演变的规律。研究结果表明:锻造态铁基合金已经开始发生再结晶,但再结晶晶核较少,再结晶不完全,晶界处有第二相析出,析出相成分主要为Ti,Y和O;经1300~1450℃热处理后发生了再结晶,在1300℃再结晶完全,晶粒细小,第二相弥散分布于晶粒内部,样品最高洛氏硬度达54.8;随着热处理温度的提高,晶粒长大明显,强化相颗粒长大,导致洛氏硬度下降;经700℃退火后,铁基合金材料晶粒尺寸变化不明显,X线衍射峰向右发生偏移,Cr的固溶度降低,洛氏硬度下降明显。     

热处理对TiO2薄膜结构和表面形貌的影响

研究了热处理对电子束蒸发法制备的TiO2薄膜结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射仪和原子力显微镜,检测了TiO2薄膜的晶体结构和表面形貌。实验结果显示：沉积态TiO2薄膜为非晶态;低温（400℃以下）退火TiO2薄膜开始向锐钛矿相转变;高温退火（850℃以下）TiO2薄膜由锐钛矿向金红石相转变。     

N、Pt共掺杂三维海胆型TiO_2制备及光电性能研究

采用水热法制备了N、Pt共掺杂三维海胆型TiO_2材料,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对材料进行表征分析,同时采用电化学方法对其进行光电转化性能测试.结果表明,N取代TiO_2中O晶格结点的位置,Pt取代Ti晶格结点,成功地掺杂至TiO_2晶格中. N、Pt的掺杂不仅有利于TiO_2从金红石相向锐钛矿相转变,而且对其晶体的生长也起了抑制的作用. N、Pt共掺杂的TiO_2是由具有共同中心的纳米棒组装而成的三维海胆球形结构,球的尺寸分布较窄,直径约为1～2μm,组装纳米棒的直径约为7～8 nm,长度约为100～150 nm.当掺杂摩尔比为5∶5时,样品在紫外和可见光的吸收达到最高,UV-Vis吸收边红移将近100 nm.从光电转换图和线性扫描伏安曲线可以看出,在比表面积、带隙宽度、晶型、载流子数量及元素间协同作用下,掺杂摩尔比为5∶5样品的光电转化效率高达22.4%,为纯海胆型TiO_2的4.48倍.所有试剂均为分析纯.     

WO_3/TiO_2-rGO复合材料的制备及其光催化性能

以自制三氧化钨(WO_3)、氧化石墨烯(GO)为原料,钛酸四丁酯(TBT)为钛源,柠檬酸为水解抑制剂和表面活性剂,采用溶胶-凝胶法制备WO_3/TiO_2-GO,再通过硼氢化钠(NaBH4)还原得到WO_3/TiO_2-还原氧化石墨烯(WO_3/TiO_2-rGO)三元复合材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对样品进行分析表征;研究GO质量分数、热处理温度对复合材料结构和甲基橙降解效率的影响.结果表明:纳米WO_3/TiO_2粒子均匀分散于rGO表面;rGO的引入能够有效抑制TiO_2晶粒的长大;400、450℃热处理样品中TiO_2为锐钛矿相,随着热处理温度的升高,晶体结构由锐钛矿晶相向金红石晶相转变,同时微晶的颗粒尺寸增加,晶型转变温度约为500℃;当GO质量分数为10%时,450℃热处理的WO_3/TiO_2-rGO样品光催化降解甲基橙效率最高,可达95%以上.     

基于TiO_2/Perovskite/P3HT结构的n-i-p型钙钛矿电池的电极界面优化与器件性能

以TiO_2/钙钛矿(PVSK)/P3HT的n-i-p型钙钛矿电池作为研究对象,研究了TiO_2薄膜退火温度对TiO_2薄膜的结晶性、基于此的钙钛矿薄膜的形貌以及光伏器件性能的影响,比较了P3HT的掺杂以及不同批次P3HT材料对钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。结果表明:TiO_2薄膜的退火工艺及P3HT的批次对器件性能影响较大。TiO_2薄膜的制备工艺设为退火温度为300℃,退火时间为45min,提高TiO_2的退火温度到500℃,钙钛矿太阳能电池的效率可提高到11.27%.通过优化钙钛矿薄膜厚度为190nm,制备得到光电转换效率为6.77%的钙钛矿薄膜光伏电池。基于低温TiO_2为电子传输层、掺杂P3HT为空穴传输层的器件性能为开路电压VOC=0.98V,短路电流J_(SC)=19.94mA/cm~2,填充因子f_F=0.42,转换效率η(PCE)=8.18%.TiO_2电子传输层和P3HT空穴传输层的系统优化对制备高性能n-i-p结构钙钛矿电池具有重要意义。     

Fe掺杂对TiO_2薄膜材料晶体结构转变的影响

应用直流磁控溅射方法并结合原位退火工艺,在普通玻璃基片上制备了不同Fe掺杂的TiO2薄膜,沉积过程中保持基底温度300℃.实验结果表明,退火氛围及Fe的掺杂量对TiO2薄膜的结晶状态、微结构及形貌都有很大影响.真空中500℃下退火0.5 h的Fe-TiO2薄膜样品表现为非晶态结构,而空气中500℃下退火0.5 h的该样品则结晶状态良好;随着Fe掺杂量的增加,TiO2薄膜样品逐渐由锐钛矿相向金红石相转变.     

制备条件对镓掺杂氧化锌薄膜的透明导电性影响

用高温固相反应法制备了镓掺杂的氧化锌导电陶瓷,研究了预烧温度、烧结温度和掺杂浓度等工艺条件;用射频磁控溅射方法分别在玻璃和石英基底上沉积了镓掺杂的氧化锌薄膜,研究了该薄膜在不同的基底温度和不同的氧氩比等条件下的光电性质的变化情况以及氮气氛下不同退火温度下的光电性质,结果表明:镓掺杂氧化锌薄膜在450℃的基底温度、2%的掺杂浓度和700℃的退火温度等条件下实现了0.84×10-4Ω.cm的低电阻率和大于90%的可见光透过率,其光学带隙随退火温度的上升也有一定程度的增大.     

a-Si∶H 薄膜固相晶化法制备多晶硅薄膜

利用固相晶化法获得多晶硅薄膜(退火温度700～800℃)，采用XRD、Raman等分析手段进行了表征与分析。研究结果表明：晶粒平均尺寸随着退火温度的降低、掺杂浓度的减少、薄膜厚度的增加而增加；并且退火后薄膜暗电导率提高了2～4个数量级。     

磁控溅射法制备Er2O3薄膜及其力学性能研究

金属表面纳米化可以明显改善材料表面力学性能,并能对原子的热扩散起到促进作用,本文尝试采用材料表面纳米化技术改善316L不锈钢金属基底与Er₂O₃薄膜相结合的力学性能.对316L不锈钢采用超音速微粒轰击法处理使得基体表面纳米化,之后采用磁控溅射法在表面纳米化和粗晶粒的316L不锈钢基体上沉积Er₂O₃薄膜并进行500℃和700℃的退火.发现薄膜在500℃退火时相结构基本保持稳定,在700℃退火时Er₂O₃薄膜发生明显的单斜相向立方相的转变.利用采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）和纳米划痕测试对薄膜和基底的结合性能评价.结果表明,700℃退火后的薄膜的要比500℃退火后的薄膜表面裂纹更少,更平整,且证得基底纳米化会使膜基结合性能得到提高.     

退火温度对N掺杂MgZnO薄膜光电性能的影响

采用射频磁控溅射技术, 用氮气作为掺杂源, 在石英基片上生长N掺杂Mg_xZn_1-xO薄膜, 并将薄膜分别在550,600,650,700 ℃真空中进行热退火处理. 结果表明: 晶体质量随退火温度的升高而提高; 薄膜中Mg和Zn的原子比发生了变化; Raman光谱中位于272,642 cm^-1处的振动峰逐渐消失; 室温光致发光光谱中薄膜的紫外激子发射峰变强, 且发生峰移; 随着退火温度的升高, 薄膜的导电类型发生转变, 当退火温度为600 ℃时, 薄膜呈最佳的p型导电性质.     

退火温度对磁控溅射Ti02薄膜结构及性能的影响

采用对向靶磁控溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了Ti02薄膜,分别在450℃、500℃和550℃条件下对Ti02薄膜进行退火处理;利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）测试手段分析了不同退火温度对TiO,薄膜晶体结构与表面形貌的影响以异丙醇（iso—propanol,IPA）为目标物,研究了所制备Ti02薄膜的光催化性能,并分析了该气相光催化反应机理．同时在氙灯照射下,测试了Ti02薄膜的光电流以分析其光电性能．结果表明：当退火温度由450℃升至550℃时,Ti02薄膜由纯锐钛矿结构转变为金红石与锐钛矿型混晶结构,其表面形貌则变化不大;Ti02薄膜光催化性能与光电性能均随退火温度的升高而提高,经550℃退火的Ti02薄膜可将IPA高效降解为丙酮和C02,其光电流可达0．7mA并保持稳定．     

射频磁控溅镀掺杂铜对钛酸锌薄膜中相变化及微结构的影响

探讨了ZnTiO3薄膜掺杂Cu元素对于薄膜性质、相变化与微结构之影响.实验是在一定温度下以射频磁控溅镀系统将铜沉积于ZnTiO3陶瓷靶上,控制沉积于ZnTiO3陶瓷靶上铜含量之后,再沉积掺杂铜的钛酸锌薄膜于SiO2/Si基板上.成长出来的薄膜经由ESCA分析得知铜的质量分数分别为0.84%、2.33%和2.84%.从XRD分析常温下掺杂Cu的ZnTiO3薄膜为非晶质态,经过600℃退火后,ZnTiO3薄膜则由非晶质态转变成Zn2Ti3O8结晶相,而未掺杂铜的ZnTiO3薄膜在600℃退火时并没有结晶相产生.ZnTiO3薄膜经过900℃退火后,Zn2Ti3O8相分解成Zn2TiO4相和TiO2相,且ZnTiO3晶格常数因为Cu离子置换至Zn离子的位置有变小的趋势.由TEM分析证实Cu离子与Zn离子的置换,导致晶格应变产生双晶缺陷.经由XRD、SEM和TEM分析得知掺杂太多的铜会抑制TiO2相的生成,而随着过多的Cu析出,晶体平均晶粒慢慢变小晶格应变也随之降低,以致晶格常数回复往原来晶格常数方向趋近.     

氧浓度对MS法制备的ZnO:Sb薄膜的光学性能影响

在玻璃衬底上以Zn-Sb合金靶为靶材,采用射频反应磁控溅射法制备出具有良好C轴取向的ZnO:Sb薄膜.用X射线衍射仪、分光光度计和荧光发光光度计等测试手段分析了Sb掺杂ZnO薄膜的晶体结构和光学性质.薄膜在N2气中550 ℃退火后的X射线衍射谱表明: Sb掺杂ZnO薄膜主要沿ZnO的(002)方向生长,没有检测到其它杂质相的生成.退火前,薄膜的光学带隙随氧浓度的增大而增大,退火后薄膜光学带隙减少.薄膜的室温光致发光谱中有较强的蓝光发射峰,并对蓝光的发射机理作了分析:蓝光(487 nm左右)的发射与锌填隙(Zni)和锌空位(VZn)缺陷能级有关,还与Sb3+离子提供了相应的蓝光中心有关;蓝光峰(436 nm左右)的发射与锌填隙缺陷能级和氧空位(VO)形成的浅施主能级有关,这些蓝光峰的出现对于开发出单色蓝光发光器件有重要意义.