Bi2Te3/Sb超晶格纳米线的外延生长和热电测量

通过脉冲电沉积,外延生长出小单元长度的Bi₂Te₃/Sb超晶格纳米线.借助哈曼方法,测量了超晶格纳米线阵列的热电性能,330 K时的ZT值可达0.15.研究了Bi₂Te₃/Sb超晶格纳米线阵列器件的制冷或者加热能力,发现器件的上下表面的最大温差可以达到6.6 K.     

Bi2Te3 合金低温热电性能及冷能发电研究

利用机械合金化和冷压烧结法制备得到n型和p型Bi₂Te₃基热电材料,在80—300 K温度范围测量了电导率、Seebeck系数,结果表明其具有良好的低温热电性能.采用Bi₂Te₃基热电材料制备出半导体热电器件,并配合附属设备搭建出一套半导体温差发电装置.利用液氮汽化时释放的冷能,对半导体热电器件的发电性能进行实验研究,得出这种半导体热电器件输出电压、输出功率与电流关系式,测得最大的输出功率达到1.33 W,从而证明了冷     

Bi_2Te_3的杂质微分凝对温差电性质的影响

在Bridgman法生长的P型和N型Bi_2Te_3等取向晶体中发现杂质微分凝次结构,对不同微分凝程度的Bi_2Te_3晶体的电导率、温差电动势率、热导率和霍尔系数在80—330°K温度范围内进行了测量,并分析了在有外场和温度梯度存在时载流子的输运性质,着重研究了杂质微分凝对温差电参数的影响,证实了增加晶体表观热导率的一种机构。     

掺铋BaF2晶体的制备及其近红外发光研究

通过温度梯度法制备了Bi₂O₃:BaF₂以及BiF₃:BaF₂晶体.在Bi₂O₃:BaF₂晶体中观察到了发光峰位于961 nm,半高宽202 nm的超宽带红外发光.在BiF₃:BaF₂晶体中检测到Bi²⁺和Bi³⁺可见区的发光,但是没有观察到红外发光.通过γ射线辐照实现了BiF₃:BaF₂晶体的近红外发光, 发光峰位于1135 nm,半高宽192 nm.讨论了Bi₂O₃和BiF₃掺杂BaF₂晶体的红外发光的机理.     

Bi2WO6光催化剂的γ射线辐射效应

本文首次研究了高能辐射(γ射线)对Bi₂WO₆纳米晶体结构和光催化性能的影响. 结果表明,尽管高能辐射不会改变Bi₂WO₆纳米晶体的形貌,但是Bi₂WO₆粉末的颜色在高吸收剂量辐照(507 kGy)后发生了明显的变化,并且辐照后Bi₂WO₆的XRD谱图也显示,随着吸收剂量的增加,(113)晶面对应的2θ从28.37°移到28.45°,说明晶格参数在γ射线辐照下还是发生了细微的变化. XPS表征结果证明,Bi₂WO₆晶体结构的变化源于高剂量辐射下氧空位缺陷的产生. Bi₂WO₆纳米晶体的禁带宽度(E_g)随吸收剂量的增加也出现减小的趋势. 用水溶液中亚甲基蓝的可见光照分解反应作为模型反应考察了辐照后的Bi₂WO₆纳米晶体的光催化活性,结果表明,辐照后的Bi₂WO₆纳米晶体的光催化活性随着吸收剂量的增加而逐渐升高. 将经过反应后的Bi₂WO₆纳米晶体再次回收,进行循环催化,发现这些辐照后的Bi₂WO₆纳米晶体在三次循环使用后光催化性能仍然能够保持,说明高能辐射产生的氧空位缺陷具有良好的稳定性.     

Sb2Te3 纳米结构的制备与表征

以室温热电性能优异的传统热电材料Sb₂Te₃为研究对象,利用化学气相沉积法制备Sb₂Te₃单晶纳米结构,并研究其生长机理.实验结果表明,不加催化剂时Sb₂Te₃易生长成六方纳米盘,在金催化剂条件下定向生长成纳米线.Sb₂Te₃的形貌与其晶体结构和生长机理有关.Sb₂Te₃为三角结构,Sb和     

过渡金属掺杂在Bi2Te3体系中诱导产生的磁性

用从头计算方法研究了在Bi₂Te₃体系采用过渡金属掺杂从而诱导出磁性的可能性．用一个过渡金属原子置换一个Bi原子之后,可以在该体系中产生磁矩,这主要是由于过渡金属原子的3d轨道电子的自旋极化导致的．当一个Ti、V、Cr、Mn和Fe原子分别替代一个Bi原子时,体系显示的磁矩分别为0.92、1.97、2.97、4.04和4.98 μ_B．当引入两个过渡金属原子代替两个Bi原子的时候,交换耦合的特性取决于取代Bi原子的分布;代替的Bi原子的位置在Bi1和Bi5的位置时,这两个过渡金属原子之间的距离为11.52 ?, Bi_1.84TM_0.16Te₃体系能量最稳定并且表现出铁磁性耦合．     

大规模合成具有氧空位的多孔Bi2O3用于有效降解亚甲基蓝

光催化降解有机污染物由于其具有低能耗和绿色环保的特点，已经成为研究的热点. 氧化铋纳米晶体的带隙在2.0∽2.8 eV之间，利用它催化可见光降解有机污染物具有较高的活性，从而引起了越来越多的关注. 尽管近年来已经开发了几种制备Bi₂O₃基半导体材料的方法，但是仍然难以用简单的方法大规模地制备高活性的Bi₂O₃催化剂. 因此，开发简单可行的大规模制备Bi₂O₃纳米晶体的方法对于工业废水处理的潜在应用具有重要意义. 本文通过蚀刻商用BiSn粉末，然后进行热处理，成功地大规模制备了多孔Bi₂O₃. 获得的多孔Bi₂O₃在亚甲基蓝(MB)的光催化降解中表现出优异的活性和稳定性. 对该机理的进一步研究表明，多孔Bi₂O₃合适的能带结构允许生成活性氧物种，例如O₂^-·和·OH，可有效降解MB.     

纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性

采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末, 结合机械合金化和放电等离子烧结技术, 在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi₂Te₃块体材料, 并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响. SEM, TEM分析结果表明, 以纳米粉末为原料, 通过有效控制工艺条件, 可以制备出具有纳米层状结构Bi₂Te₃合金块体材料, 同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构; 热电性能测试结果表明, 具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比, 热导率大幅度降低, 在423 K附近, 热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK, 晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK, 表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存, 有利于进一步提高声子散射, 降低晶格热导率. 其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT), 达到0.74.     

Yb:CaF2-SrF2激光晶体光谱性能以及热学性能的研究

采用坩埚下降法生长了Yb: CaF₂-SrF₂晶体,测试了该晶体的吸收和荧光光谱 以及在不同温度下晶体的热扩散系数和热膨胀系数,并且计算了晶体的热膨胀系数以及在常温下的热导率. 采用对比的方法,对晶体的吸收光谱,荧光光谱,热学性能进行了分析.从吸收和荧光光谱结果表明: 在掺杂相对较高浓度的SrF₂的混晶中, Yb³⁺吸收截面和发射截面比较大. Yb: CaF₂-SrF₂ (19%)晶体在1040 nm附近的发射截面比较大,光谱也比较宽. 这说明在掺杂相同浓度Yb时,混晶中CaF₂, SrF₂的比例不同,晶体的光谱性质不同, 主要原因是在混晶中晶体的无序度不同,晶体对称性降低,形成低对称光学中心. 从热扩散系数计算的热导率结果看出晶体具有比较好的热导率.     

复合层状Bi7Ti4NbO21铁电陶瓷的结构与介电和压电性能研究

制备了Bi₇Ti₄NbO_{21，Bi4Ti3O12及Nb掺杂Bi4Ti3O12(Nb-Bi4Ti3O12)层状结构铁电陶瓷材料.结合Nb-Bi 4Ti3O12的介电温谱和 退极化实验结果，研究了Bi7Ti4NbO21的晶体结构 对其介电、压电性能的影响 .高分辨透射电镜结果表明，在Bi7Ti4NbO21中， 沿着c轴方向，(Bi2Ti3O10)^2-和(BiTiNbO7)^2-两个类钙钛矿层分别 与(Bi2O2)²⁺层叠加堆积而成.这种晶体结构决定了Bi7Ti4NbO21的 介电温谱在668℃和845℃出现介 电双峰.结合极化样品的退化实验分析，说明材料在这两个温度附近发生了铁电—铁电相变 、铁电—顺电相变，分别是(Bi2Ti3O10)^{2-< /sup>和(BiTiNbO7)2-层状 结构发生微观结构相变的结果.在退极化过程中，由于受热时钙钛矿层内空位引起的缺陷偶 极子的定向排列受到破坏，引起材料部分退极化，表现为300℃热处理后Bi7Ti 4NbO 21的压电活性降低了10%，显示了室温下材料的压电性能来源于自发极化的固有电 偶极子和缺陷偶极子的共同贡献.}}     

纤维状TiO2/Bi2O3光催化剂的制备及其光催化性能

以C₁₆H₃₆O₄Ti和Bi(NO₃)·5H₂O为原料,以棉花纤维为生物模板,合成了系列纤维状TiO₂/Bi₂O₃光催化剂．采用XRD、SEM、UV-Vis等测试技术对样品的相结构、形貌和吸光性能等进行了表征分析．结果表明,样品中的Bi₂O₃为单斜相和四方相共存的混晶,纤维长度达到毫米级,     

Nd掺杂对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微结构和铁电性能的影响

利用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备了Nd掺杂Bi₄Ti₃O₁₂(Bi_4-xNd_xTi₃O₁₂, x=0.00,0.30,0.45,0.75,0.85,1.00,1.50)铁电薄膜样品.研究了Nd掺杂对Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的微结构和铁电性能的影响.研究结果表明:Nd掺杂未改变Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的基本晶体结构.在掺杂量x<0.45时,Nd³⁺只取代类钙钛矿层中的A位Bi³⁺.当x=0.45时,样品剩余极化强度达最大值,在270kV·cm^-1的电场下为32.7μC·cm^-2.掺杂量进一步增加时,结构无序度开始明显增大,Nd³⁺开始进入(Bi₂O₂)²⁺层,削弱其绝缘层和空间电荷库的作用,导致材料剩余极化逐渐下降.当掺杂量x达到1.50时,掺杂离子最终破坏(Bi₂O₂)²⁺层的结构,材料发生铁电-顺电相变.     

圆盘状Bi2WO6-BiPO4异质结的水热合成及光催化性能 (cited: 1)

采用水热法制备Bi₂WO₆-BiPO₄异质结光催化剂．利用模拟太阳光照射下的罗丹明B降解实验评价了Bi₂WO₆-BiPO₄复合物的光催化性能．结果表明,Bi₂WO₆-BiPO₄光催化活性比Bi₂WO₆和BiPO₄高得多．当Bi₂WO₆与BiPO₄的摩尔比为1:1时复合光催化剂对罗丹明B的降解率最高．Bi₂WO₆-BiPO₄催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离．同时,Bi₂WO₆的加入增强了其对可见光的吸收．研究表明O₂· ^-和h⁺在光催化降解过程中是主要的活性物种     

Sr2Bi4Ti5O18的压致结构相变

 使用4∶1的甲醇-乙醇混合液作传压介质，利用金刚石对顶砧装置（DAC），研究了层状铁电体Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈的在位高压拉曼光谱和压致结构相变（0～27 GPa）。发现在8.31 GPa，Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈经历了一次结构相交。在23.13 GPa以上，Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈似乎出现了压致非晶相交的先兆。并使用内模方法对Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈的内模进行了指认。     

高压合成AgSbTe2-Sb2Te3的热电性能研究

 利用高压方法,合成了富Sb₂Te₃的AgSbTe₂热电材料(AgSbTe₂)_1-x(Sb₂Te₃)_x (0≤x≤0.3),并对其结构和热电性质进行了研究。结果表明：(AgSbTe₂)_1-x(Sb₂Te₃)_x样品为近单相的AgSbTe₂材料;随着制备压力和Sb₂Te₃掺杂量的增加,(AgSbTe₂)_1-x(Sb₂Te₃)_x的电阻率大幅降低;Seebeck系数在高压作用下变小,而少量掺杂Sb₂Te₃却能提高Seebeck系数;在高压和微量掺杂Sb₂Te₃的共同作用下,AgSbTe₂的功率因子得到了提高;2.0 GPa高压下,制备的Ag_0.9Sb_1.1Te_2.1的品质因子达到0.466,接近Bi₂Te₃的品质因子。     

掺Bi的GeO2-Al2O3-Na2O玻璃的热学和光学性质

 用高温熔融法制备了96GeO-(3-χ)Al₂O₃-χNa₂O-1NaBiO₃ （将χ分别为0，0.5，1.5的玻璃命名为A1，A2，A3）和 96GeO-(3.5-ψ)Al₂O₃-ψχNa₂O-0.5Bi₂O₃（将ψ分别为0，0.5，2的玻璃命名为B1，B2，B3）玻璃。观察到样品在1 220 nm处（800 nm 激光二极管激发）的超宽带发光特性（半高宽约250 nm）。结果表明，以NaBiO₃形式引入Bi⁵⁺到玻璃原料中比以Bi₂O₃形式引入Bi³⁺到原料中得到的玻璃在1 220 nm处的发光强度大4.6倍，且荧光寿命和荧光半高宽也分别从280 μs和195 nm增加到了434 μs和275 nm。从A3，A2和A1的吸收边带的红移可初步推断出A3，A2及A1玻璃中Bi5+的含量逐步增加。总结吸收光谱与发射光谱的变化规律，认为Bi离子近红外高发射强度和宽荧光半高宽是由Bi⁵⁺的发光引起的。在两组玻璃中，热稳定性以及荧光发射截面积与荧光寿命的乘积值和荧光发射截面积与荧光半高宽的乘积值随着Na₂O含量的增加而增加。     

二维GaTe/Bi2Se3异质结：一类有潜力的Z型光解水催化剂

本文基于第一性原理方法，计算了二维GaTe/Bi₂Se₃异质结的电子结构、界面电荷转移、静电势分布、吸收光谱及光催化性质. 计算结果表明异质结是一个小能隙的准直接半导体，能有效捕获太阳光. 由于相对较强的界面內建极化电场和带边轻微弯曲，导致异质结中的光生电子和空穴分别有效分离在GaTe单层和Bi₂Se₃薄片上，可用于析氢和产氧. 这些理论计算结果意味着二维GaTe/Bi₂Se₃异质结是一类有潜力的Z型太阳能全解水催化剂.     

Cu掺杂AgSbTe2化合物的相稳定、晶体结构及热电性能

利用熔融快淬结合放电等离子烧结(SPS), 制备了Cu_xAg_1-xSbTe₂(x= 0---0.3)样品. 粉末X射线衍射(XRD)分析结果显示, SPS处理以前, 含Cu样品形成NaCl型结构的固溶体, 而未加入Cu的样品析出Ag₂Te第二相. 根据热分析和XRD测量结果, Cu的加入能够有效抑制Ag₂Te的析出, 但同时会在快淬样品中产生少量非晶相. 在温度升高到540 K左右时, 非晶相发生晶化, 形成Sb₇Te亚稳相, 并最终转变成Sb₂Te₃稳定相. 对快淬样品进行低温SPS快速处理后, x =0.1样品为面心立方结构的单相化合物, 但是x =0.2, 0.3的样品分别析出第二相Sb₇Te和Sb₂Te₃. 由于析出第二相, x=0.2, 0.3样品的电导率增大, Seebeck系数减小, 热导率相应升高, 综合热电性能降低. x=0.1单相样品的功率因子与文献报道的AgSbTe₂化合物相当. 元素替代的合金化效应 增强了Cu_0.1Ag_0.9SbTe₂化合物的声子散射, 有效降低了样品的热导率. 因此, 单相样品Cu_0.1Ag_0.9SbTe₂表现出较佳的热电性能, 在620 K时热电优值达到1.     

三元异质结构Ag-Bi2MoO6/BiPO4光催化剂高效降解苯酚红

多组分复合体系有利于电荷的有效分离,减少电子空穴对的复合几率。通过低温液相法首次合成Ag-Bi₂MoO₆/BiPO₄三元异质结构光催化剂。利用XRD、SEM、EDX及XPS等技术对样品进行了表征。结果表明,Ag纳米粒子光照积累在Bi₂MoO₆/BiPO₄的表面,通过表面等离子共振增加对可见光的吸收,同时作为电子受体促进了光生电子的转移。Ag、BiPO₄和Bi₂MoO₆形成三元异质结构有效地抑制了光生电子空穴对的复合。Ag-Bi₂MoO₆/BiPO₄表现出优异的光催化性能,其光催化活性较BiPO₄、Bi₂MoO₆和Bi₂MoO₆/BiPO₄样品有较大提高。并且对Ag-Bi₂MoO₆/BiPO₄三元异质结构的光催化机制进行了讨论。光催化过程中反应活性物种捕获实验结果表明h⁺和O₂^·-是主要的活性基团.