石墨烯/类金刚石碳复合薄膜的电化学沉积及其场发射性能

采用液相电化学方法在硅基底上制备了石墨烯掺杂的类金刚石碳复合薄膜,探讨了电化学沉积复合薄膜的机理。利用扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱（Raman）、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱技术对薄膜表面形貌和微观结构进行了分析表征。结果表明,石墨烯片均匀分散沉积在含氢类金刚石碳（a-C：H）基体中,沉积的石墨烯/类金刚石（G/a-C：H）复合薄膜表面相对均匀平整。场发射测试显示石墨烯掺杂使开启电场从4.7 V·μm^-1增加至5.8 V·μm^-1,场发射电流密度从384 μA·cm^-2显著增加至876 μA·cm^-2。     

镧含量对La-SrTiO3催化剂的结构和光催化活性的影响（英文）

采用溶胶-凝胶方法制备了不同La含量掺杂SrTiO3催化剂,通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和BET比表面积测量对其进行了表征,用甲基橙(MO)催化降解实验评价了其光催化活性。结果表明:钛酸锶经镧掺杂后仍然保持了钙钛矿结构;与纯SrTiO3相比,0.5%La-SrTiO3样品的粒子大小和形貌没有大的区别,但它的吸收带边发生明显红移;La-SrTiO3样品的紫外和可见光催化活性随La含量增加先增加,当La含量为0.5%时分别达到最大值,然后随La含量的进一步增加而减小;与纯SrTiO3相比,0.5%La-SrTiO3样品明显具有更高的紫外和可见光催化活性,这改善的光催化活性主要归因于比表面积增加、吸附性能提高、在250~650 nm区域有较强的光吸收和较低的禁带能级。     

Mg掺杂GaN纳米线的结构及其特性

利用类似Delta掺杂技术在硅衬底上沉积Mg:Ga2O3薄膜, 然后在850 ℃下对薄膜进行氨化, 反应后制备出大量Mg掺杂GaN纳米线. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品进行分析.结果表明, Mg掺杂GaN纳米线具有六方纤锌矿单晶结构, 纳米线的直径在30-50 nm范围内, 长度为几十微米.     

镝掺杂铁氧体纳米晶的制备、表征和磁性

采用化学共沉淀法制备出了镝掺杂铁氧体纳米晶, 利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、古埃磁天平、振动样品磁强计(VSM)、X射线能谱仪(EDX)等仪器对产物进行了表征, 研究了Dy^3＋掺杂量对铁氧体纳米晶的结构、磁性和粒度的影响. 结果表明: 适量稀土元素镝离子的掺杂可以提高尖晶石型铁氧体的磁性、降低矫顽力, 当n(Fe^3＋)∶n(Dy^3＋)＝14∶1时其磁性最强. Dy^3＋替代或充填进入了尖晶石晶格, 且主要占据B位. 掺杂了镝的铁氧体磁性纳米粒子粒度变小, 且分布更集中、均匀, 当Dy^3＋加入量为n(Fe^3＋)∶n(Dy^3＋)＝14∶1时铁氧体纳米粒子的平均粒径由掺杂前的14 nm降低到到8 nm. 这种具有超顺磁性的软磁铁氧体纳米晶可应用于纳米磁液领域.     

氮掺杂多壁纳米碳管的合成和定量表征

 采用化学气相沉积法制备了 N 掺杂多壁纳米碳管, 并运用透射电子显微镜、N2 物理吸附、热重-差示扫描量热、程序升温氧化和 X 射线光电子能谱等手段对样品进行了表征. 结果表明, 纯化处理的纳米碳管表面 N 含量为 4.2%, 其中包括吡啶、己内酰胺、氧化吡啶、吡啶酮和吡咯等含氮官能团. 研究了各种含氮官能团燃烧的动力学行为. N 原子掺杂进入碳管的石墨结构中, 提高了表面碱性, 有可能用于催化与能源转化领域. 另外, 本文提供了一种可用于场发射器件的杯状闭合结构纳米碳合成方法.     

硼-氮共掺杂垂直石墨烯电极的制备及其葡萄糖检测性能

采用电子辅助热丝化学气相沉积技术制备了垂直石墨烯(VG)、硼掺杂垂直石墨烯(BVG)、氮掺杂垂直石墨烯(NVG)及硼-氮共掺杂垂直石墨烯(BNVG)薄膜,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及Raman光谱仪表征了形貌、微结构及成分,并采用电化学方法分析了其作为表皮传感电极的电化学性能。结果表明,BNVG薄膜由垂直于基片生长的二维纳米片排列成了三维多孔网结构,这些纳米片的硼和氮原子分数达到3.78%和2.75%。BNVG薄膜电极的皮肤接触电阻低至4.5 kΩ,对于葡萄糖的响应浓度范围在0.001～10 000μmol·L^-1,检测限低至0.03μmol·L^-1,具有良好的抗干扰能力及长期稳定性。     

模板法制备的掺镧氧化镍多孔空心微球及电化学电容性能

采用模板法在水热条件下合成了掺La的NiO多孔空心球。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDS)对其结构和形貌进行了表征。采用循环伏安、恒流充放电技术对其电化学性能进行了测试,研究结果表明,La掺杂对NiO空心球的粒径、壳层厚度和电化学性能均有显著影响,当La掺杂量为1.30mol%时,掺杂后NiO的单电极比电容达到205 F.g-1,比未掺杂的提高了50%,并且表现出良好的循环稳定性和可逆性。     

施主掺杂对BaTiO3钙钛矿半导体纳米晶光催化性能的影响

以沉淀法制备的Cu_2O为牺牲模板剂,采用水热法制备La施主掺杂的BaTiO_3钙钛矿半导体纳米晶,借助X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱((XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表征La掺杂的BaTiO_3晶的物相、微观形貌及光催化性能。结果表明,La掺杂BaTiO_3构建了晶体缺陷,有效提高了BaTiO_3的光催化性能。当掺杂量为4%(w/w)时,样品的光催化性能最好,在可见光照射360 min后,对4-硝基苯酚溶液的降解率可达到93.2%。该催化剂5次循环后的活性仍然大于86.7%,表明La施主掺杂的BaTiO_3是一种有效的可见光催化剂。     

Al3+离子掺杂δ-MnO2的制备和电化学性能

采用水热法合成了不同比例Al³⁺离子掺杂的δ-MnO₂纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GCD)曲线等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征.结果表明, Al³⁺离子进入δ-MnO₂的晶格替代部分Mn³⁺和Mn⁴⁺离子,使得δ-MnO₂电极的性能明显提升.当反应物中Al³⁺/Mn²⁺摩尔比为0.45时,所得样品(A0.45M)的性能最好;其在1 A/g电流密度下的比电容为207.61 F/g,是纯相δ-MnO₂(A0M)的2.4倍;其在10 A/g电流密度下循环10000次后的比电容为100.81 F/g,容量保持率为81.33%.     

Au掺杂硅纳米线的稳定性和电子结构

采用基于密度泛函理论的第一性原理的方法, 对Au掺杂[100]方向氢钝化硅纳米线(SiNWs)不同位置的形成能、能带结构、态密度及磁性进行了计算, 考虑了Au占据硅纳米线的替代、四面体间隙和六角形间隙的不同位置. 结果表明: Au偏爱硅纳米线中心的替代位置. Au掺杂后的硅纳米线引入了杂质能级, 禁带宽度变窄. 对于Au替代掺杂, 杂质能级主要来源于Au的d、p态和Si的p态, 由于Au的d态和Si的p态的耦合, Au掺杂硅纳米线具有铁磁性. 对于间隙掺杂, 杂质能级主要来源于Au的s态, 是非磁性的. 另外, 根据原子轨道和电子填充模型分析了其电子结构和磁性.     

SnO_2/石墨纳米片复合电极及其在超级电容器中的应用

在电场的作用下对石墨棒进行电化学剥离,使其表面形成相互平行排列,且垂直于石墨棒基底的二维(2D)石墨纳米片阵列(GNSA).然后通过阴极还原电沉积法制备Sn O2/石墨纳米片阵列(Sn O2/GNSA)复合电极.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱对其形貌和结构进行了表征.电化学测试表明该复合电极具有优异的超电容性能,在0.5 mol·L-1Li NO3电解质中,扫描速率为5 m V·s-1,电位窗口为1.4 V时,比电容达4015 F·m-2.由Sn O2/GNSA复合电极和相同电解质组装成的对称型超级电容器,在扫描速率为5 m V·s-1时,其电位窗口可增至1.8 V,能量密度达到0.41 Wh·m-2,循环5000圈后其比电容仍保持为初始比电容的81%.     

ZnCo2O4电极材料的形貌调控制备与超级电容特性的研究

本文采用水热反应和高温将ZnCo₂O₄纳米活性材料原位生长在泡沫镍上,并通过控制前驱体溶液中NH₄F的添加量,获得了ZnCo₂O₄四种不同的形貌. 以ZnCo₂O₄-2/NF为正极,AC/NF为负极,组装得到纽扣式非对称超级电容器ZnCo₂O₄-2/NF//AC/NF. 通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）等方法对四种形貌ZnCo₂O₄的组成和结构进行了分析. 在三电极体系下对不同形貌的ZnCo₂O₄电极进行循环伏安、恒流充放电以及电化学阻抗测试. 结果表明,当NH₄F的添加量为5 mmol时,所获得的薄纳米线团簇具有最高的面积比容量. 在电流密度为5 mA·cm^-2下,比容量为2.77 F·cm^-2. 基于正负两个电极的总面积,纽扣式非对称超级电容器的最大能量密度达到114.49μWh·cm^-2,相应的功率密度达到4001.59μW·cm^-2. 同时,功率密度达到24000μW·cm^-2时,对应的能量密度为80μWh·cm^-2.     

电气石粉对制备纳米TiO2及光催化氧化甲苯气相污染物的影响

用浸渍、烧结方法制备了不锈钢网(3×15cm)负载催化剂:由溶胶-凝胶法制备含(400目)电气石粉的二氧化钛催化剂,并与直接混合电气石粉、P-25 TiO₂的复合负载催化剂进行对照;利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等表征催化剂结构;研究了催化剂在反应器(14L)中由20W紫外杀菌灯照射下光催化氧化去除气相甲苯污染物的效果.结果表明,在制溶胶过程中添加微米级电气石粉,得到催化剂粒径较小,其负载量和催化活性均有提高,平均催化比活性达到1.90mg·m^-2·min^-1或0.11mg·g^-1·min^-1,该催化剂在静态条件下反应4h,对初始浓度为180mg·m^-3和70mg·m^-3的甲苯去除率分别达到87%和82%;而同样的高初始浓度下,负载P-25仅可去除21%甲苯,复合负载P-25、电气石可去除58%甲苯,其催化比活性达到1.35mg·m^-2·min^-1或0.18mg·g^-1·min^-1.     

Graphene oxide–MnO_2 nanocomposite-modified glassy carbon electrode as an efficient sensor for H_2O_2

In this study, a new facile preparation method of nanocomposites consisting of graphene oxide and manganese dioxide nanowires(GO/MnO_2 NW_s) was developed. The morphology, structure and composition of the resulted products were characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffraction and N_2 adsorption and desorption. The GO/MnO_2 nanocomposite was used as an electrode material for non-enzymatic determination of hydrogen peroxide. The proposed sensor exhibits excellent electrocatalytic performance for the determination of hydrogen peroxide in phosphate buffer solution(PBS, pH7) at an applied potential of 0.75 V. The non-enzymatic biosensor for determination of hydrogen peroxide displayed a wide linear range of 4.90 mmol L~(-1)–4.50 mmol L~(-1)with a correlation coefficient of 0.9992, a low detection limit of 0.48 mmol L~(-1) and a high sensitivity of 191.22μA(mmol L~(-1))~(-1)cm~(-2)(signal/noise, S/N = 3). Moreover, the non-enzymatic biosensor shows an excellent selectivity.     

TiO_2纳米管阵列光电极的电化学阻抗及动力学特性分析

采用声电化学阳极氧化法,在无机溶剂(H3PO4+NaF水溶液)和有机溶剂(NH4F+水+乙二醇)体系电解液中加20V直流电压制得TiO2纳米管(TNT)阵列,其中无机溶剂样品(记为TNT-A)的管长为650nm,有机溶剂样品(记为TNT-E)的管长为2μm.基于X射线衍射(XRD)图谱、场发射扫描电子显微镜图(FESEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)的表征和电流-时间(I-t)曲线、Mott-Schottky图和电化学阻抗谱(EIS)的分析可知,在空气中经500℃煅烧后,TNT-E的吸光性能明显好于TNT-A的吸光性能.在紫外光((365±15)nm)辐照下,测得TNT-E的平均光电流密度与TNT-A的仅差0.05mA·cm-2,这是由于管长的增长增大了电荷转移电阻,并使得传质路径增长,增大了反应所需克服的势垒,降低了电极的反应速率,两者的电荷载流子密度分别为5.31×1020与9.86×1020cm-3.     

一步法合成螺双芴及螺氧杂蒽衍生物及其在有机发光二极管中的应用：性能增强及相关的光学现象关

以芴为原料,以钯为催化剂一步合成了2-(9-苯基芴基)-9,9′螺二芴(PF-SBF)。以PF-SBF作为有机发光二极管的发光及主体材料(FIrpic为磷光客体)时,观察到了不同于PF-SBF及FIrpic发光的红光带。这分别源于PF-SBF分子间的聚集和发光层/传输层诱导的激基复合物。通过选择合适的空穴和电子传输层,有效抑制了激基复合物的发光。同时,PF-SBF和TAPC双主体的结构不仅实现了纯FIrpic和Ir(ppy)3蓝光和绿光,还大幅提升了器件性能。蓝光、绿光器件的最大电流效率和最大亮度分达到16.7、50.5 cd·A^-1和7857 cd·m^-2(11 V)、23390 cd·m^-2(8 V)。另外,除了PF-SBF,利用相似的合成方法,我们也合成了2-(9-苯基芴基)-9,9′螺芴氧杂蒽(PF-SFX),其较大的三线态能级(2.8 eV)较PF-SBF更适合做蓝光主体。以TAPC和PFSFX为双主体的器件最大电流效率提升到了22.6 cd·A^-1。所有实验结果均表明,PF-SBF和PF-SFX是构建高效绿光/蓝光磷光主体材料的有效结构单元。     

柔性不锈钢基底上一维TiO_2纳米线薄膜的制备及表征

采用直流磁控溅射的方法在柔性不锈钢基底(50μm)上沉积纯钛薄膜,后在NaOH碱溶液中经水热法制备了非钛基大长径比的一维TiO2纳米线薄膜,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及光电化学的方法对不锈钢基一维TiO2纳米线薄膜进行了表征.结果表明,纯钛薄膜的致密度、结晶性能以及与基底的结合强度均随衬底温度的升高而加强;在10mol·L-1NaOH浓度下,生长一维TiO2纳米线结构的适宜温度为130-150℃;TiO2纳米线长度达到几个微米,直径在10-30nm之间,并且相互交叉生长,构成一个三维网络结构.此外,在Na2SO4溶液中对TiO2纳米线薄膜进行了线性扫描和瞬态光电流测试,结果表明,一维TiO2纳米线薄膜电极较TiO2纳米颗粒电极表现出更优异的光电化学性能.这种磁控溅射与水热反应相结合的方法,为非钛异质基底上制备一维TiO2纳米线薄膜提供了新的思路.     

利用牛血清蛋白合成CdS纳米棒和网状纳米线

采用简单易控、对环境友好的矿化方法, 利用牛血清蛋白(BSA)做模板, 通过Cd2+与硫代乙酰胺(TAA)反应制备了形貌均一的CdS纳米棒和网状纳米线. 分别采用透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、荧光(PL)发射谱和导电原子力显微镜(C-AFM)等方法对不同实验温度下制备的CdS样品的结构形貌、成分组成和光学性质及微区电子传输行为进行了表征. 结果表明: 在实验反应温度为20 ℃时, 得到的产物为单分散性好的CdS 纳米棒, 长度为250 nm, 直径为30 nm; 在50 ℃时, 得到网状CdS纳米线, 其长度为2-3 μm; CdS纳米棒和网状纳米线均为立方相闪锌矿结构. 荧光性质的测试表明, CdS纳米棒和网状纳米线具有优良的荧光性能, 电流-电压(I-V)特性的表征表明CdS纳米线具有很好的电导特性.     

Li+,Eu3+共掺杂La2MoO6红色荧光粉的Pechini法合成及近紫外/蓝光激发下的发光特征

采用Pechini法合成了白光LED用红色荧光粉La_1.9-xMoO₆:0.10Eu³⁺,xLi⁺(x=0,0.10,0.20,0.25),并对样品分别进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDX)以及荧光光谱(PL)等技术手段分析。 PL光谱显示该荧光粉可被近紫外光(395 nm)和蓝光(466 nm)有效激发,产生616和623 nm强的红光发射,归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁。该荧光粉与近紫外LED芯片(370~410 nm)和蓝光LED芯片(450~470 nm)均匹配良好,具有潜在的商业应用价值。 共掺Li⁺离子作为敏化剂能显著提高荧光粉的发光强度,且最优掺杂量为x=0.20。