湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析

为了探究不同方法条件下制备的硅纳米线阵列电极产氢性能异同,文中分别采用了两步金属辅助催化无电刻蚀法、一步金属辅助催化无电刻蚀法以及阳极氧化法来制备硅纳米线阵列用作为光电分解水电池光阴极材料.通过FESEM、XRD和UV-Vis-IRDRS等手段对实验样品的形貌、晶型、减反性表征,发现相比于其他2种方法所得硅纳米线样品,两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线结构晶型保持更好,表面缺陷更少.光电化学测试表明两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线光电化学性能表现最优,其光电流密度值是一步法的4倍,阳极氧化法的40倍;转移电荷电阻仅是一步法制备的硅纳米线阵列阻值的1/3,阳极氧化法制备的1/1000.     

湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析

为了探究不同方法条件下制备的硅纳米线阵列电极产氢性能异同,文中分别采用了两步金属辅助催化无电刻蚀法、一步金属辅助催化无电刻蚀法以及阳极氧化法来制备硅纳米线阵列用作为光电分解水电池光阴极材料。通过FESEM、XRD和UVVis-IR DRS等手段对实验样品的形貌、晶型、减反性表征,发现相比于其他2种方法所得硅纳米线样品,两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线结构晶型保持更好,表面缺陷更少。光电化学测试表明两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线光电化学性能表现最优,其光电流密度值是一步法的4倍,阳极氧化法的40倍;转移电荷电阻仅是一步法制备的硅纳米线阵列阻值的1/3,阳极氧化法制备的1/1 000。     

金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线及应用

金属辅助化学刻蚀是近些年发展起来的一种各向异性湿法刻蚀,利用该方法可以制备出高长径比的半导体一维纳米结构。 本文综述了金属辅助化学刻蚀法可控制备硅纳米线的最新进展,简要概述了刻蚀的基本过程与机制,重点阐述了基于不同模板的金属辅助化学刻蚀可控制备高度有序、高长径比的硅纳米线阵列的具体流程与工艺,并介绍了其在锂离子电池、太阳能电池、气体传感检测和仿生超疏水等方面的潜在应用,探讨了目前存在的问题及其今后的研究发展方向。     

基于宏观金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的研究

分别利用镀银的硅衬底和铂丝电极作为原电池反应中的阴极和阳极,基于金属辅助化学刻蚀采用宏观原电池的方法制备硅纳米线,深入研究了该法制备硅纳米线阵列的机理。通过改变电连接、镀银、刻蚀参数、硅衬底和光照等实验条件,系统地研究了所得硅纳米线形貌与其对应短路电流的关系,实验发现短路电流与硅纳米线长度有一定的对应关系。文章中所提出的模型旨在从根本上解决金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的机理。最后对这种方法所具有的潜在应用价值进行了展望和讨论。     

柔性硅纳米线阵列的制备及光催化性能研究

硅纳米线阵列是利用太阳能解决能源和环境问题的重要材料,然而,可用于柔性器件和生物相容性器件的柔性硅纳米线阵列的制备方法非常有限。本文通过化学气相沉积,以及高分子转移的方法,成功制备了具有不同高分子层厚度的柔性硅纳米线阵列,并研究了高分子层厚度对柔性硅纳米线阵列光催化性能的影响。结果表明,高分子层厚度越小,柔性硅纳米线阵列的光催化性能越强。因此,利用本文提出的制备方法得到的高分子层厚度低至5 μm的柔性硅纳米线阵列,具有作为高效柔性太阳能电池和全光解水系统光电极的潜力。同时,该研究结果也为设计具有高效光能转换能力的柔性纳米线阵列提供了重要依据。     

有序纳米线/棒/管阵列材料的研究进展

概述了有序纳米线/棒/管阵列的性质、应用及制备方法的研究进展,着重介绍了有序纳米线/棒/管阵列材料的制备方法如气相-液相-固相生长法、气相-固相生长法、模板法和溶剂热法,以及阵列材料在磁、场发射、激光、电化学、光电化学和催化方面所具有的独特性质与应用,展望了该领域的研究前景。     

硅纳米线阵列电极作为细胞色素c传感器的研究

利用化学刻蚀法由p型硅片制备了硅纳米线阵列,经过表面去氧化层处理后,制备了检测蛋白质细胞色素c的电化学传感器.实验表明,硅纳米线阵列电极对细胞色素c有良好的电化学响应,并且在低浓度条件下具备线性响应的特点.根据与未经表面处理的硅纳米线阵列电极的实验结果相对比,提出了细胞色素c所具备的羧基末端与硅纳米线阵列电极表面的Si-H相互作用从而改善传感性能的检测机理.     

取向碳纳米管/硅纳米线复合阵列的制备

在阳极氧化铝模板(AAO)的取向微孔内, 利用化学气相沉积(CVD) 技术首先制备了两端开口高度取向的碳纳米管阵列, 再在碳纳米管中间的孔洞内沉积硅纳米线, 成功制备了碳纳米管/硅纳米线(CNTs/SiNWs)核鞘复合阵列结构. 用SEM, TEM, XRD等仪器分析了CNTs/SiNWs核鞘复合阵列和沉积在碳纳米管孔洞内的硅纳米线的生长特性和晶体结构, 利用I-V关系和Fowler-Nordheim方程研究了其场发射(FE)特性, 用荧光光谱分析仪分析了复合阵列的荧光(PL)特性. 证明了模板法制备的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构可用来制作具有金属/半导体(M/S)特性的纳米PN结, 该复合阵列结构也使SiNWs包覆在CNTs惰性鞘内, 可防止SiNWs在空气中的进一步氧化. 制备出的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构生长方向高度有序, 直径和长度易于控制, 极少产生其他制备方法中出现的纳米结构弯曲和相互缠绕现象.     

纳米有序体系的模板合成及其应用

评述了以含有高密度的纳米柱形孔道的Al₂O₃膜和有机聚合物膜为模板,制备金属、合金、氧化物、半导体和聚合物及其复合组份的一维纳米结构有序阵列的几种方法、纳米结构的性质和应用的研究进展。可用于模板合成的方法有电化学沉积法、化学镀、化学聚合、化学气相沉积和溶胶-凝胶法等。取决于孔壁和所填充材料的化学性质,所得阵列既可以是由纳米管也可以是由纳米线组成。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。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。     

神奇的石墨烯

正上图:化学"剪裁"石墨烯人像。利用水蒸气作为温和、绿色的氧化剂,通过化学气相刻蚀的方法,沿着石墨烯边缘锯齿型或扶手椅型刻蚀,"剪裁"出特定形貌、取向的石墨烯人像。下图:化学沉积"堆垛"石墨烯动物。利用化学气相沉积直接生长石墨烯,多层石墨烯随机堆叠,形成公鸡头像。李彦教授课题组简介:主要从事碳纳米管的制备、修饰、表征和应用的研究。     

硅化物纳米线阵列的制备、表征和性能研究

一维纳米材料因其特殊结构引起的新奇的物理和化学性质以及诱人的应用前景而备受关注.已经发展了多种制备一维纳米材料的方法,其中,模板法是一种制备纳米线阵列的常用方法,这种方法已经被成功地用于多种材料纳米线阵列的制备.金属离子辅助的溶液刻蚀方法可以在温和反应条件下大规模制备Si纳米线阵列,是一种重要的制备Si纳米线的手段.本论文用化学刻蚀方法得到的Si纳米线阵列作为模板和Si源,成功地制备出了多种硅化物的纳米线阵列,包括SiC、Mn₂₇Si₄₇和NiSi,对其结构进行了详细的表征,并在性能研究的基础上探索了其可能的应用.     

在样模制备法中影响有序金属Ni纳米线尺寸的因素

以多孔氧化铝为样模,运用电沉积法向样模的微孔中沉积金属Ni,制备得到了有序排列的金属Ni纳米线阵列;以透射电镜为主要表征手段,系统地研究了多孔氧化铝样模的制备条件对金属Ni纳米线尺寸的影响;结果表明：制备多孔氧化铝样模过程中的氧化介质、氧化温度、氧化电压以及氧化后的扩孔时间影响Ni纳米线的直径和长度,而电沉金属镍时的沉积电压和沉积时间则主要影响纳米线的长度。     

硅纳米线的化学气相沉积法合成

硅纳米线是近十几年来在纳米科学与技术领域快速发展的一种重要材料．通过精细的结构设计与材料合成,硅纳米线在生物传感、锂离子电池、太阳能电池和光电化学等领域展示出良好的应用前景．化学气相沉积（CVD）法是一大类重要的自下而上合成硅纳米线方法．本文简介了CVD法合成硅纳米线的主要进展,包括具有单一结构和复合结构的硅纳米线的合成．其中,单一结构的硅纳米包括本征（无掺杂）、掺杂和超长的硅纳米线;复合结构的硅纳米线包括轴向异质结、径向异质结、转折结构和树枝状结构的硅纳米线．     

两步电沉积法制备单晶Au纳米线阵列

以多孔阳极氧化铝为模板,采用两步交流电脉冲沉积法制备具有单晶结构的有序金纳米线阵列.实验表明:在氧化铝模板中由交流电沉积制备的金属纳米线,其成核电压直接影响模板内纳米线的填充率,而生长电压则控制纳米线的结构和形貌均一性.在最佳沉积条件下得到的金纳米线阵列,其填充率高达95%,且具有单晶结构.     

大面积铂-硅纳米线阵列的制备及其在增强甲醇电催化氧化中的应用

提出了一种室温条件下构筑铂覆盖硅纳米线阵列的有效方法.通过将种子生长法和化学沉积技术的有机结合,高质量的铂纳米结构被成功地构筑在硅纳米线阵列表面.采用扫描电镜、X-射线衍射和电化学方法对制备材料的形貌和性质进行了表征.结果表明:所沉积的铂膜具有多孔三维结构,展现了一个放大的电化学活性面积,是相同几何面积硅片电极的6.1...     

银纳米颗粒/聚(乙撑二氧噻吩)修饰的硅纳米线阵列的合成及可见光催化性能研究

硅纳米线阵列由于其较强的光吸收能力及硅材料的丰富储量,被认为是最具大规模应用潜力的可见光光催化剂.针对硅材料在水相环境中不稳定这一瓶颈问题,本文提出了对硅纳米线阵列"先稳定、再活化"的修饰策略.通过在硅纳米线表面修饰聚(乙撑二氧噻吩)使其稳定,之后再修饰银纳米颗粒以提高光催化效率,得到了高效、稳定的可见光光催化剂.并通过研究聚(乙撑二氧噻吩)的厚度及银纳米颗粒的担载量对光催化剂性能的影响,得到了最佳的修饰条件.     

ZnO纳米线/棒阵列的水热法制备及应用研究进展

氧化锌(ZnO)纳米线/棒阵列的质量决定了所构建光电器件的性能. 为了制备出比表面积更大、垂直性更好以及无根部融合的高质量ZnO纳米线/棒阵列, 本文概述了近几年两步水热法可控制备ZnO纳米线/棒阵列的研究进展, 分别探讨了种子层、生长液和生长方法对纳米线/棒阵列形貌的影响, 详细分析了氨水、六次甲基四胺和聚乙烯亚胺对于促进纳米线/棒阵列生长的作用机理, 提出了通过微流控技术可控制备ZnO纳米线阵列提高纳米线生长效率的方法. 最后介绍了ZnO纳米线/棒阵列的形貌对于提高染料敏化太阳能电池、纳米发电机、气体传感器和场发射器件性能的重要作用, 并对未来两步水热法制备ZnO纳米线/棒阵列的发展趋势进行了展望.     

二氧化钛纳米管阵列的制备、改性及应用

二氧化钛因其在光催化、染料敏化太阳电池、生物医药等应用领域表现出优异性能而成为材料科学领域重点研究的化合物之一。本文介绍了近年来阳极氧化法制备不同形貌的TiO2纳米管(TiO2NTs)阵列,探讨了电解液、阳极氧化时间、电压三个因素对TiO2纳米管形貌的影响,综述了掺杂、复合、表面修饰这三种能对TiO2纳米管进行化学或物理修饰的改性手段以及改性后的TiO2纳米管阵列在光催化、太阳能电池、生物医学、传感等领域的应用研究进展。最后,指出国内外针对二氧化钛纳米管阵列研究现状所存在的问题,并对今后的研究工作提出了展望。     

有序金属纳米线/棒/管阵列材料的制备及应用

介绍了制备有序金属纳米线/棒/管的方法,主要有模板法、水热合成法与台阶边缘缀饰法等,并概要介绍了有序金属纳米线/棒/管阵列的性质与应用。     

多孔硅/TiO2纳米线光阳极的制备及其光电催化性能

使用金属辅助化学刻蚀(MACE)法与水热法,改变贵金属粒子的刻蚀时间,制备不同n型多孔硅/TiO_2纳米线光阳极。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对光阳极样品进行表征,结果显示多孔硅宏孔的尺寸会随着刻蚀时间延长而增大,由0.1μm变化到0.4μm,多孔硅表面长有TiO_2纳米线为金红石相及少量锐钛矿相。测试结果显示刻蚀35 min的多孔硅/TiO_2样品具有最高的减反射率,在模拟太阳光下具有较高的光电流(光电流密度)活性,且在1.5 V外加偏压下具有最高的光电催化活性。这是由于刻蚀35 min的多孔硅基底具有优异的减反射性能,同时多孔硅与Ti O_2纳米线复合形成光阳极之后具有异质结效应和窗口效应,使得多孔硅/TiO_2纳米线光阳极具有优异光电化学性能。