掺钕铌酸锂晶体光折变效应的研究

钕掺杂的铌酸锂Nd:LiNbO_3(以下简写为Nd:LN)晶体是光折变晶体,以Nd:LN为基,分别掺入MgO和CeO_2,生长出Nd,Mg:LN和Nd,Ce:LN晶体。其中Nd,Mg:LN晶体的光折变阈值比Nd:LN提高了二个数量级,抗光损伤能力增强,可作为自倍频激光介质。Nd,Ce:LN晶体的光折变灵敏度比Nd:LN晶体提高了一个数量级,非线性光学性能好。通过光折变阈值和光电导的测量和研究,对钛掺杂的铌酸锂晶体光折变产生的机理,以及Mg和Ce离子在其中的影响作用进行了讨论。     

掺铜TiO2光催化剂光催化氧化还原性能的研究

利用浸渍法制备了掺铜二氧化钛光催化剂,分别以乙酸降解和二氧化碳还原反应为探针,研究了催化剂的光催化氧化光催化还原性能.结果表明,铜掺杂能显著提高催化剂的光催化性能;结合光电子能谱、X光衍射分析等物理表征结果,对铜掺杂改性机制进行了讨论.     

直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO2薄膜的光电特性

通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo-TiO2薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo-TiO2电极的光电特性.结果表明:在TiO2薄膜中掺入的Mo以Mo6+和Mo5+两种价态存在;随着Mo掺杂量的增加,Mo-TiO2薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收阈值显著红移;薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2.7%(n(Mo)/n(Ti))时禁带宽度最小;Mo掺杂量为0.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品;说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo-TiO2薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.     

氧化铁薄膜的水热合成及其光电转换性能

通过水热方法在掺杂氟的SnO2(FTO)导电玻璃上制备了不同形貌的氧化铁薄膜。利用无机铁盐浸渍法在FTO玻璃上进行氧化铁晶种的预处理使得所制备的氧化铁薄膜更致密且均一。研究了表面活性剂对氧化铁晶体形貌的影响。使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和三嵌段聚合物P123做为形貌导向剂分别得到棒状和四方体形貌的氧化铁薄膜。氧化铁薄膜可调的形貌可能是由于表面活性剂和铁氧团簇的组装或者某些晶面吸附了阴离子而改变了生长速率引起的。同时,研究了其光电性能,具有四面体形貌的氧化铁薄膜可以产生较大的光电流,这是由于其缩短了光生空穴的扩散距离。     

多种纳米结构Fe掺杂TiO2光热耦合水分解制氢研究

氧空位是材料缺陷工程的重要组成. 基于光生氧空位的直接热利用, 实现纯水分解制氢的光热耦合实验, 被认为是太阳能综合利用的有效途径. 以多种制备方法合成的TiO₂纳米材料为基础, 研究了多种形貌纳米TiO₂及其Fe掺杂改性材料的光热耦合反应能力. 通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)和电子顺磁共振(EPR)对晶体特征进行表征, 利用漫反射光谱(DRS)、 光致发光(PL)和三电极测试法表征了材料的性能, 并结合密度泛函理论(DFT)计算了产氢反应路径. 研究结果表明, 溶胶-凝胶法制备的纳米颗粒相比水热法制备的纳米片及纳米线, 体相内缺陷较多, 载流子强度高, 光热耦合产氢效果较差. Fe掺杂改性扩展了光响应, 增强了载流子分离和寿命, 降低了电子传输阻抗, 利于光反应过程中光生氧空位的形成, 克服了制氢反应中的关键能垒. 同时, 纳米材料中的缺陷促进了Fe离子的有效掺杂, Fe掺杂TiO₂纳米颗粒的光热耦合平均产氢量为9.73 μmol/g, 性能提升达13倍.     

ZnxCd1-xS∶Ag纳米晶的合成及其光学性质研究

以巯基丙酸(MPA)为稳定剂, 利用共沉淀法制备了水溶性的Ag掺杂的ZnxCd1-xS合金型纳米晶. Ag掺杂后ZnxCd1-xS纳米晶产生新的发射峰, 并且发光效率得到了有效提高. 通过改变纳米粒子中Zn/Cd比例可有效地调控ZnxCd1-xS∶Ag纳米晶的吸收带隙宽度, 同时可以在425～603 nm之间实现对ZnxCd1-xS∶Ag纳米晶发射峰位的连续调控.     

Zn_xCd_(1-x)S∶Ag纳米晶的合成及其光学性质研究

以巯基丙酸(MPA)为稳定剂,利用共沉淀法制备了水溶性的Ag掺杂的ZnxCd1-xS合金型纳米晶.Ag掺杂后ZnxCd1-xS纳米晶产生新的发射峰,并且发光效率得到了有效提高.通过改变纳米粒子中Zn/Cd比例可有效地调控ZnxCd1-xS∶Ag纳米晶的吸收带隙宽度,同时可以在425~603 nm之间实现对ZnxCd1-xS∶Ag纳米晶发射峰位的连续调控.     

钇掺杂量对LuxY1-xAlO3:Ce晶体结构和发光性能的影响

研究了Y掺杂量对LuxY1-xAlO3：Ce晶体结构和发光性能的影响，结果表明：固溶体晶体LuxY1-xAlO3：Ce（x=0～0．3）仍为正交晶系赝钙钛矿型结构。随着Y掺杂量的减少，晶胞体积减小、晶体密度增大、本征吸收降低、光输出增大，衰减时间由YAlO3：Ce的29．7ns降低至Lu0.3Y0.7Al03：Ce的24．2ns。随着Y掺杂量的减少，发射谱的峰位由YAlO3：Ce的390nm逐步紫移至Lu0.3Y0.7AlO3：Ce的384nm，这表明尽管LuxY1-xAlO3：Ce晶体的光激发一发射机制并未发生明显的变化，但掺杂还是引起了稀土格位晶体场的变化，激活离子Ce^3＋的激发态与基态能级之间的能级差随Y掺杂量的减少逐步加大。Y掺杂含量的降低在改善晶体闪烁性能的同时也降低了晶体的热稳定性，增强了晶体的放射性本底。     

钴、碳共掺杂氮化碳的制备及其光催化分解水产氢性能

针对氮化碳可见光利用率低和在光催化过程中光生电子与空穴易于复合的缺点,通过钴、碳共掺杂提升其光催化性能。以尿素为前驱体,维生素B12（VB12）为钴源和碳源,将二者的混合物进行一步煅烧,制备钴、碳共掺杂氮化碳（CNCoC）。结果表明,钴、碳共掺杂对氮化碳的微观形貌、骨架结构和官能团都没有造成明显影响;但是增大了产物的比表面积,调节了产物的能带结构,增加了其对可见光的吸收。更重要的是,相比于单一元素碳的掺杂,钴、碳共掺杂具有协同作用,能够更有效地提升光生电子和空穴的分离和传递效率。因此,加入6 mg VB12制备的CNCoC-6的可见光光催化分解水产氢速率达到了56.1 μmol·h^-1,是纯氮化碳（CN）的3.05倍;而碳掺杂氮化碳（CNC-6）的产氢速率仅为CN的2.55倍。     

钨掺杂BiVO4光阳极降解环丙沙星的表面态行为

采用简单浸渍的方法对BiVO₄光阳极进行表面钨(W)掺杂,以环丙沙星(CIP)为药品和个人护理产品(PPCPs)模型污染物,研究了W掺杂BiVO₄光阳极降解CIP的表面态行为。结果表明,低浓度W掺杂对BiVO₄光阳极的晶体结构、表面形貌和光吸收性能没有显著影响。但W掺杂取代了BiVO₄光阳极表面的V⁵⁺,能抑制BiVO₄光阳极表面V⁵⁺/V⁴⁺还原过程,减少复合中心表面态,同时引入更多氧空穴,增加活性位点表面态。CIP的降解反应受表面活性位点控制。表面W掺杂能有效促进CIP降解的电荷转移,提高BiVO₄光阳极光电催化降解性能。     

硫化锌镉固溶体光催化分解水产氢研究现状

硫化锌镉（Cd_1-xZn_xS,0 < x < 1）固溶体因其优异的活性、可调谐的能带结构在光催化分解水制氢领域备受关注,但其较快的光生电荷复合速率和光腐蚀仍阻碍了其进一步应用。因此,研究者们针对其固有缺陷进行了大量改性工作。我们首先简述了光催化反应热力学与动力学特征,随后详细综述了近年来Cd_1-xZn_xS在光解水制氢领域的研究进展,包括其结构调控、异质结构建、杂原子掺杂等方面,简要分析了Cd_1-xZn_xS光催化分解水所面临的挑战和问题,并对近期研究进行了展望。     

Electronic structure of magnetic semiconductors Cd1 ? xMnxGeAs2 and Cu1 ? xMnxGaTe2

The band structures of pure semiconductors CdGeAs₂ and CuGaTe₂, as well as magnetic semiconductors Cd_{1 − x} Mn _x GeAs₂ and Cu_{1 − x} Mn _x GaTe₂ (x = 0.0625), have been calculated by the density functional theory method. In both compounds, the Mn3d orbitals form a narrow band near the Fermi level. In the case of Cd_{1 − x} Mn _x GeAs₂, the Mn3d orbitals are slightly involved in chemical bonding. In the case of Cu_{1 − x} Mn _x GaTe₂, the same orbitals are considerably involved in chemical bonding. The relationship of these results with the properties of the compounds and ferromagnetism models is discussed. Original Russian Text ? S.V. Murashov, V.G. Yarzhemsky, V.I. Nefedov, E.N. Murav’ev, 2007, published in Zhurnal Neorganicheskoi Khimii, 2007, Vol. 52, No. 8, pp. 1327–1331.     

不同形貌InxGa1-xN纳米材料的制备及发光性能研究

采用常压化学气相沉积法(APCVD),分别以金属镓(Ga),铟(In)和氨气(NH3)为镓源,铟源和氮源,在Si衬底上利用催化剂Au成功合成了不同形貌的InxGa1-xN纳米材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)和光致发光谱(PL)对比研究了InxGa1-xN(x=0,0.25)纳米材料在形貌,化学成分,晶体结构以及发光特性的变化。分析结果表明:当没有催化剂时,所生成的InxGa1-xN样品形貌由片状结构自组装成花状结构,而在催化剂Au的作用下,生成的InxGa1-xN纳米晶的形貌变为以纳米线为轴在其上生长的片状的"塔"状结构;虽然在催化剂Au的作用下生成的InxGa1-xN(x=0.25)形貌发生了很大变化,但晶体结构未发生改变,均为六方纤锌矿结构;PL分析结果显示InxGa1-xN纳米结构的发光性能随着In含量的增加,发光谱的强度增加且同时出现了蓝光区,在催化剂Au的作用下生成的InxGa1-xN的发光强度最强。最后对不同形貌InxGa1-xN其生长机理做简单分析。     

Ni_xCu_(1-x)Fe_2O_4的H_2/CO_2氧化还原反应性能

完全还原的NixCu1-xFe2O4(x=0.25,0.5,0.75)可用来分解CO2。采用共沉淀法制备了NixCu1-xFe2O4(x=0.25,0.5,0.75)系列铁酸盐的纳米微粒,利用H2-TG数据分析NixCu1-xFe2O4(x=0.25,0.5,0.75)中Cu2+的还原反应动力学数据,得出表观活化能Ea并不是单纯随着Ni2+或Cu2+含量的变化而变化,当x=0.25时反应活化能具有最大值。通过CO2-TG比较不同样品经H2完全还原后分解CO2的活性,得出Ni0.5Cu0.5Fe2O4具有最低的起始反应温度和最大的分解活性,并采用XRDRietveld拟合方法对Ni0.5Cu0.5Fe2O4的完全还原产物和分解CO2产物进行物相分析。     

锂离子电池正极材料LiV3-xAlxO8的水热合成与性能

采用水热法制备了Al掺杂的锂二次电池正极材料LiV3-xAlxO8,并用X射线衍射和扫描电镜对材料的晶体结构和形貌进行了表征.以50 mA·g-1进行恒流充放电测试,结果表明Al掺杂能够明显改善材料的电化学性能.在掺杂改性的LiV3-xAlxO8材料中,LiV2.93Al0.07O8的初始容量最高,达到325 mAh·g-1.当掺杂量为x=0.04时,材料的循环性能最佳.LiV2.96Al0.04O8经20次循环后仍保持179 mAh·g-1的比容量,且充放电效率始终维持在98%左右.     

正极材料Li_(0.99)Nb_(0.01)Fe_(1-x)Mg_xPO_4/C的制备及电化学性能的研究

采用两步固相反应合成了锂、铁双位掺杂的锂离子电池正极材料Li0.99Nb0.01Fe1-xMgxPO4/C(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及恒电流充放电测试,研究了复合材料的晶体结构、形貌以及电化学性能。实验结果表明,制备的Li0.99Nb0.01Fe1-xMgxPO4/C(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)为纯相,掺杂适量的Nb5+、Mg2+离子可减小材料的晶粒尺寸,当Nb离子掺杂量为1mol%、Mg离子掺杂量为3mol%时,Li0.99Nb0.01Fe0.97Mg0.03PO4/C的电化学性能最佳。室温下,0.2C、1C、2C、4C(1C=170mA·g-1)倍率充放电其首次放电比容量分别为153.7、149.7、144.6、126.4mAh·g-1,即使在8C倍率下放电其放电比容量也有92.2mAh·g-1,并表现出良好的循环性能。     

SbxZn1-xO1+x/2及其壳聚糖复配物的制备和抗菌性能

采用溶胶-凝胶法制备了SbxZn1-xO1+x/2及其壳聚糖的复配物,通过X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征了样品的物相结构、组成和微观形貌。以大肠杆菌、白色念珠菌和金黄色葡萄球菌为测试菌种,研究了样品的抗菌性能。结果表明,SbxZn1-xO1+x/2的抗菌活性优于纯ZnO,其中x=0.05的样品活性最好;复配物的抗菌活性明显优于单一组分,当Sb0.05Zn0.95O1.025和壳聚糖质量比mSZ/mCS=2时,样品抗菌性能最佳。     

Structural Aspects of Modulated Superconducting Oxides: Application to Hg1-xTlxSr4-yBayCu2CO3O7-δ

Superconducting oxides of the type Hg_1-xTl_xSr_4-yBa_yCu₂CO₃O_7-δ show complex modulated structures with a modulation vector along [010] and a wavelength varying between 6 and 8 times the basic perovskite unit. High resolution electron microscopy indicates that the modulation is introduced by an ordering of CO₃ groups on the (Hg-Tl) sublattice. Such modulated structures are discussed in general; they are the result of a minimization of the internal stresses due to the differences in ionic sizes of the constituents.     

层状六边形Co1-xS修饰氮掺杂碳纳米管用于锂硫电池的硫载体

通过纳米结构材料的设计和组装来改善锂硫电池的电化学性能。在本工作中,成功合成了六边形Co_1-xS纳米片修饰的氮掺杂碳纳米管（Co_1-xS-CNT）复合材料,并将其用作锂硫电池（LSBs）的硫正极载体。在Co_1-xS-CNT/S中,极性六方Co_1-xS纳米片可以化学吸附多硫化锂,同时CNT可以为电极材料提供高导电网络。基于物理限域和化学吸附的协同作用,Co_1-xS-CNT/S正极表现出优异的电化学循环性能。在0.5C倍率下循环170次,电极仍可保持405.6 mAh·g^-1的放电比容量,同时具有超过99.2%的稳定库仑效率。     

Bi4-xEuxTi3-yMyO12（M=Fe，Co，Ni）纳米颗粒的制备及光学和磁学性能

三层结构的Aurivillius相的Bi_4-xEu_xTi_3-yM_yO₁₂（x=0~0.6;M=Fe/Co/Ni,y=0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10）纳米颗粒,是通过共沉淀法和后续的高温煅烧处理所制备的。利用XRD,SEM,PL,Raman,PPMS等方法对样品进行表征,研究了不同掺杂浓度下的产物的物相、形貌和性能等。实验结果表明,通过掺杂,发现纳米颗粒的粒径变小,形貌更均一,分散性也更好。通过对掺杂离子浓度的优化,发现Eu³⁺离子的掺杂浓度为x=0.4时,发光强度是最强的。此外,对Ti位进行了磁性离子（Fe³⁺,Co³⁺和Ni²⁺）的掺杂,实验结果发现随着掺杂的磁性离子浓度的减少,发光强度是逐渐增强,而且产物具有很好的铁磁性。