多孔硅-Au/Ag枝晶复合材料研究进展

基于金属包裹的多孔硅衬底具有制备成本低、检测能力强的优点。自20世纪表面增强拉曼散射(SERS)现象被发现以来,多孔硅-Au/Ag复合材料逐渐展现出作为SERS衬底的优势,被广泛应用于生物、化学、医疗等领域。本文综述了近些年来基于多孔硅复合Au/Ag纳米颗粒混合平台的研究,重点讨论了将贵金属Ag/Au复合于多孔硅衬底上的制备方法,介绍了它们在不同制备条件下枝晶结构的生长形貌和检测性能,并对多孔硅-Ag/Au枝晶复合结构作为SERS衬底的未来发展进行简要分析。     

铁基氮化物在储能及电催化领域中的研究进展

氮化铁具有硬度高、熔点高、热导性高、耐腐蚀、安全无污染、电子导电性优异以及类铂的电子结构等优势,且其原材料资源丰富、成本低廉,在储能与电催化等众多领域中有着极大的应用前景。本文综述了铁基氮化物在结构、制备、性能和应用方面的研究进展,重点关注其制备方法和在储能领域(如锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池)、电催化领域(如氢析出反应、氧析出反应、氧还原反应)中的应用,同时对铁基氮化物存在的主要问题进行了总结,对其未来的研究方向和应用前景进行了展望。     

生物质衍生硬炭在电化学储能系统中的应用

硬炭具有理论容量高、倍率性能好、结构稳定等优点,是一种颇具潜力的储能系统电极材料.近年来,以具有分级多孔结构的生物质为前驱体制备具有独特微观结构的硬炭,是电化学储能领域的研究热点.基于国内外的研究成果,综述了生物质衍生硬炭在锂离子电池、钠离子电池与超级电容器中的储能研究:首先列举了生物质炭的常见来源,通过分析其微观结构优势论述其作为储能负极的可行性;然后总结了常见的制备方法,以及提高其充放电容量和首次库伦效率(ICE)的改性手段;最后总结和分析了其发展趋势与前景.总之,生物质衍生硬炭原料来源广泛、价格低廉,电化学性能优异,有望在电化学储能领域发挥作用.     

生物质炭的杂元素掺杂及其在电极中的应用

近些年,由于制备工艺的不断优化,生物质炭材料作为储能器件(锂离子电池、超级电容器、锂硫电池等)的电极材料得到了快速发展.与此同时,由于存在首次库伦效率低,不可逆容量大,电压滞后,大电流充放电能力弱等问题,大大阻碍了生物质炭材料作为电极材料的应用.而通过杂元素掺杂生物质炭(尤其是杂原子掺杂),可以有效地提高炭材料的润湿性和电子传导性,增加炭材料的缺陷以及活性位点,使其具有优异的电化学性能.本文归纳了杂元素掺杂生物质炭的研究进展,分别对其制备方法,以及在锂离子电池、超级电容器和锂硫电池等能源领域中的应用和前景进行介绍.     

无机盐／微结构陶瓷基复合储能材料的制备工艺和热物理性能

本文讨论了微结构陶瓷/无机盐复合储能材料的制备工艺及其对热物理性能和组织结构的影响.将NaNO2-NaNO3,Na2SO4,Na-BaCO3等无机盐嵌入多孔陶瓷体内的微米级多孔网络中,从而形成显热和潜热复合储能的新型储能材料.这种材料不仅蓄热量大,可以定形且可与流体直接接触换热.文章介绍了混合烧结和熔盐自浸渗两种制备工艺,详细分析了各制备工艺对微结构陶瓷/无机盐复合储能材料性能的影响.对材料进行了TW、DSC热分析和XRD、SEM显微结构分析,得出不同制备工艺下材料的热物理性能,其最大值可达:相变潜热92.67 J/g,比热1.54 J/g·℃,蓄热密度240 J/g(△T=100℃).     

多孔硅吸杂对单晶硅片电性能的影响

多孔硅吸杂是减少晶体硅中杂质和缺陷,提高太阳能电池转换效率的有效方法.本文采用电化学腐蚀方法在单晶硅片上制备多孔硅.通过观察多孔硅的形貌、孔隙率、多孔层厚度及单晶硅片的电阻率变化,研究不同的腐蚀时间对制备多孔硅的吸杂效果的影响,并分析多孔硅吸杂的机理.结果表明,在J=100 mA/cm2条件下腐蚀时间为30 min、40 min、50 min、60 min吸杂处理后,电阻率均提高,且随着腐蚀时间的增加,电阻率相应增加,与多孔硅的形貌、孔隙率和多孔层厚度的变化趋势一致.多孔硅形成伴随弹性机械应力出现,随腐蚀时间增加,应力增加,晶格常数相应增加,这都有利于缺陷和金属杂质在多孔硅层-基底界面处迁移和富集,导致单晶硅吸杂后电阻率增大.     

氮掺杂酸角衍生多孔碳的制备及电容性能研究

随着化石燃料的加速消耗和能源危机的日益加剧,作为新型储能元件的超级电容器引起了研究人员极大的关注.本文通过水热法制备了生物质衍生多孔碳,并对该材料的微观结构和元素组成进行分析,研究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明,经过掺氮处理的酸角衍生多孔碳材料其比电容从166 F·g-1提高到了232 F·g-1,说明掺杂能有效提高生物质衍生多孔碳材料的电容性能.     

中国科大氮掺杂类石墨烯研究获进展

<正>氮掺杂石墨烯被认为是有应用前景的锂离子电池电极材料,理论和实验研究表明,氮掺杂石墨烯的储锂性能很大程度上依赖于氮掺杂量。然而,大量的氮原子掺杂到晶格里会降低其结构稳定性,故电池容量等电化学性能的进一步提高和改善受到限制。近日,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)博士生郑方才和材料系硕士生杨阳通过理论模拟计算,提出了边缘氮掺杂和孔洞额外储锂的思想,并设计出了一种能实现边缘氮掺杂,避免边缘被羧基、羟基修饰的氮掺杂类石墨烯粒子的制备工艺,制备了高氮掺杂的多孔类石墨烯粒子。作为锂离子电池     

多孔硅在太阳能电池应用中的相关研究

本文用化学腐蚀法在多晶硅基片上制作多孔硅,通过SEM、XPS对多孔硅的表面微结构及其组成进行了研究,定性地分析了氧在多孔硅层中的作用及主要热行为.分析了多孔硅用于太阳能电池时应注意的问题:多孔层微孔尺寸、太阳电池工艺中各热处理过程的温度和时间、多孔层与电极材料是否形成欧姆接触及快速热氧化(RTO)的钝化效果.     

MnOOH结构,制备方法和应用的研究进展

介绍碱式氧化锰(MnOOH)结构、制备方法和应用的研究进展.重点介绍MnOOH的水热法、液相沉淀法、回流法和热分解法等制备方法与其在超级电容器、锂离子和钠离子电池、催化、吸附和分离等领域的应用及其作为前驱体的应用.此外,对MnOOH的发展趋势进行展望.     

铌酸锂单晶薄膜材料

铌酸锂晶体集电光、声光和非线性光学等物理特性于一身,且透光范围宽,作为一种重要的光学材料被广泛应用于通信、传感等领域。通过离子注入与直接键合的方式制备出的铌酸锂单晶薄膜材料,保留了铌酸锂体材料的优秀物理特性,并且具有高折射率对比度的优点,使光子器件在集成度和性能上都得到了很大程度的提升。本文介绍了铌酸锂薄膜的制备及应用,展示了直径6英寸(1英寸=2.54 cm)的铌酸锂单晶薄膜。将硅单晶薄膜覆盖在铌酸锂单晶薄膜上面,形成一种新型的复合薄膜材料,结合了铌酸锂出色的光学性能和硅出色的电学性能,本文报道了直径3英寸的复合薄膜材料,X射线证明硅薄膜是单晶结构,这种复合薄膜在未来的集成光电芯片中具有应用潜力。     

锂-二氧化碳电池关键材料的研究进展

可充式锂-二氧化碳电池为捕获CO₂和能量存储提供了一种新方法。尽管该技术从发展之初至今取得了很大进步,但它们在实际应用中还面临着许多限制和挑战。其中,在充放电机理方面的研究,虽然取得了显著的成就,但仍存在一些争议。目前,大部分的锂-二氧化碳电池研究在提高电池性能方面,主要针对的是阴极催化剂的制备,例如,碳基催化剂、贵金属基催化剂、过渡金属基催化剂、可溶性催化剂等。上述催化剂虽显著提高了电池性能,但少有同时满足价格低廉、制备方法简单和催化性能优异等优点的催化剂,这也是限制锂-二氧化碳电池走向实际应用的因素之一。由于锂-二氧化碳电池属于半开放式系统,液态电解液存在泄露、蒸发和锂枝晶等问题,导致电池的安全性和性能的降低。采用准固态电解质可有效解决上述问题,并为柔性可穿戴锂-二氧化碳电池的实现提供了可能。本文归纳了锂-二氧化碳电池关键材料的研究进展,分别对锂-二氧化碳电池的充放电机理、阴极催化剂、准固态电解质和阳极锂保护四部分进行了介绍,对其发展的现状和面临的挑战以及未来发展的趋势作出了归纳和总结。为开发高效可逆的锂-二氧化碳电池提供参考。     

锂离子电池CoO多孔纳米片阵列/碳布柔性负极材料

可穿戴、可折叠电子设备日益受到人们的关注,开发与之配套的柔性电极材料成为当下的研究热点。本研究采用水热法制备前驱体/碳布复合材料,将其在高纯氩气气氛下煅烧,得到柔性的CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料。这种多孔与三维网状立体结构能够有效缓解充放电过程中材料的体积效应,而且多孔结构还增加了活性物质CoO纳米片的比表面积,有利于电极材料储锂容量的提升。电化学性能测试表明,该CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料在100 mA·cm^-2的恒电流下, 首次放电容量1 862.8 mAh·cm^-2,首次循环库伦效率87.8%,在700 mA·cm^-2的电流密度下,经过100次的充放电循环后,材料的放电比容量仍保持在1 428.9 mAh·cm^-2。在1 000 mA·cm^-2的电流密度下,仍然有1 353.8 mAh·cm²的容量。该方法简便易行且原料成本低廉,可以降低锂离子电池柔性负极材料的成本。     

非对称扩散工艺制备近化学计量比钽酸锂晶体的研究

利用气相平衡输运法制备的近化学计量比钽酸锂晶体质量好,制备工艺简单,但受固体扩散速率低的影响,该方法较难制备大厚度晶体。本文基于钽酸锂晶体的扩散机制,采用待扩散晶片一侧为富锂气氛,另一侧为同成分气氛的非对称扩散工艺,对钽酸锂晶体进行了扩散处理,并对组分和畴反转电场进行表征。结果表明,非对称扩散工艺为反位钽离子的扩散提供了通道,提高了晶体中反位钽离子和锂离子的扩散速率,有利于制备大厚度近化学计量比钽酸锂晶体。     

高岭石基复合材料在光催化领域应用的研究进展

环境污染和能源紧缺已成为当今社会亟须解决的重大问题。高岭石基复合材料光催化处理技术因绿色环保、经济安全、无二次污染而备受关注。鉴于高岭石在光催化领域的研究现状,本文介绍了高岭石的层状硅酸盐结构特征及其在光催化领域的应用优势,综述了高岭石基光催化材料的主要类型、基本特征、合成方法、改性过程、光催化特点及其应用进展与优势,最后,提出了高岭石基复合材料在光催化领域应用的重点研究方向。以期获得制备工艺简单、光催化性能优异、原料易获取且无环境污染的高岭石基光催化复合材料,从根本上解决环境污染问题,缓解能源紧缺危机。     

西门子反应器中硅棒热电行为数值模拟与分析

改良西门子法制备多晶硅过程中,化学气相沉积所需能量全部由电流加热硅棒提供.本文考虑多晶硅还原炉中辐射和对流热量传递形式,耦合频率控制的焦耳电加热方程,建立了12对棒多晶硅还原炉热场-电磁场耦合模型,并通过工业数据验证了其模拟结果的合理性.分析了硅棒半径、交流电频率以及反应器壁发射率对西门子还原炉内、外硅棒内部温度及电流密度分布的影响.结果表明:当硅棒半径增长到所用交流电频率引起的趋肤深度时,交流电趋肤效应开始显著影响硅棒内部温度梯度;交流电频率的增大,硅棒内部温度梯度逐渐减小;反应器壁发射率增加,低频时硅棒内部温差增大,而高频时发射率对硅棒内部温度分布影响不再显著.     

羟基磷灰石的合成及应用研究进展

羟基磷灰石不仅具有较好的稳定性、生物活性和生物相容性,还具有良好的骨传导作用、生物可分解及诱导骨形成的能力,是人体骨损伤时性能优良且近于理想的骨修复及替代材料.但由于其强度低、韧性差、不易成型等自身力学性能的制约,目前尚未得到广泛应用.制备综合性能优越的羟基磷灰石及其更加理想的复合材料已成为近年来研究的重心和热点.笔者根据羟基磷灰石的研究现状,综述了羟基磷灰石的起源与发展、制备方法、应用及发展前景.重点剖析了由水热法到仿生法发展过程中多种制备方法的优缺点,并进一步探讨了由致密到多孔、由单一到复合、甚至多相复合的应用发展历程和精确控制其复合材料的微观结构与骨材料结构的相似度,研究合成新型仿生骨来达到临床使用要求的发展前景.     

Preparation and analysis of reactively evaporated a-Si:H

a-Si:H formed by the method of reactive evaporation of silicon with supplying hydrogen ion has much the same properties as films prepared by silane grow discharge (GD) decomposition. Growth kinetics in this method is described. Hydrogen ion suppresses the oxidation of silicon and it is incorporated as mono-hydride, whose content is proportional to hydrogen ion current. Adsorption energy of hydrogen ion is some 130 meV. Dark conductivity of a-Si:H depends mainly on energy gap associated with hydrogen content. Spin density is determined by the collision phenomenon between Si-H and spin in depositing.     

多孔硅层的剥离及反射率研究

通过改变电化学腐蚀电流密度的大小成功剥离了多孔硅层,并分析了多孔硅层的剥离机理,测量了多孔硅层的反射率曲线.结果表明:影响多孔硅层剥离的主要因素是多孔硅的形成临界电流密度,当电化学腐蚀的电流密度增大到100mA/cm2时,已经大于多孔硅的临界形成电流,从而发生了硅片表面的电化学抛光,并且多孔硅层对从近紫外到近红外的整个波段反射率都较低.