CuInSe_2薄膜的电化学沉积及其形成机理

采用电化学沉积法制备了太阳电池用CuInSe2薄膜.利用循环伏安法(CV)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射技术(XRD)研究了电沉积过程中CuInSe2的形成机理,并研究了制备工艺对膜层成分、形貌和物相结构的影响.研究结果表明,铟进入固相是通过In3+受Cu3Se2诱导作用欠电势还原或者In3+与H2Se反应这两种途径实现;先沉积的Cu3Se2与新生成的铟或铟硒化合物反应最后生成CuInSe2.在阴极电位为-0.58~-0.9 V(vs.SCE)时出现了不随电位变化的极限还原电流,在该电位范围内进行电沉积获得了化学计量组成稳定可控且相对致密平整的CuInSe2薄膜.电沉积的CuInSe2薄膜经真空退火处理后结晶质量得到明显改善.     

Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结的制备及其可见光光电响应性质

采用阳极氧化法制备出结构规整的TiO2纳米管阵列,然后利用电化学沉积法制备出不同电沉积时间下Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结.通过SEM和UV-vis对样品进行表征,并对样品的可见光光电转换、光解水等性质进行了测试.结果表明,Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结体系在可见光区域有很强的吸收,TiO2与Cu2O之间形成的p-n结具有单向二级管的性质,能有效降低光生电子-空穴对的重组,提高光致电荷分离及电子-空穴对的迁移率.当电沉积时间为30 min时,Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结(Cu2O/TiO2NTs-30)表现出最优的可见光光电响应性质.虽然与TiO2纳米管相比,Cu2O/TiO2NTs-30的开路电压减少了0.046 V,但短路电流却提高了4.5倍,最大吸收波长处光电转换效率提高了近6倍.     

TiO2与ZnO复合纳米结构电极的光电化学研究

利用尿素加压共沉淀法以Ti(SO4)2与Zn(NO3)2为原料制备了TiO2-ZnO复合纳米粒子, 其纳米结构电极的光电化学研究结果表明, 反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的复合纳米结构电极的光电转换效率最高. 对吸附染料RuL2(SCN)2∶2TBA的纳米结构TiO2和各种复合纳米粒子的纳米结构电极进行光电研究的结果表明, 染料对各纳米结构电极都起到了敏化作用, 其中也是由反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的纳米结构电极的光电转换效率最高. 对聚3-甲基噻吩修饰的纳米结构TiO2和摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧的复合纳米粒子构成的纳米结构电极进行光电性能研究, 结果表明, 聚3-甲基噻吩与半导体纳米粒子之间存在p-n结, 在一定条件下p-n结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 从而提高了光电转化效率.     

纳米TiO_2电极的特殊光电化学响应

应用涂膜法、电沉积法和溶胶-凝胶法制备纳米TiO2电极.实验发现,纳米TiO2具有特殊的光电化学响应,其光电流~电位变化出现光电流峰,这一特殊的光电化学性质乃与纳米半导体电极的纳米结构及其特殊的光诱导氧化还原反应机理密切相关.     

CO2在TiO2-CuO修饰Cu电极上的光电化学还原

制备了TiO2-CuO修饰Cu电极,并对CO2在该复合光电电极上的还原行为进行了研究. 光电化学测试表明,TiO2有助于电极的光电转换,能注入更多的电子促进CO2还原. TiO2-CuO/Cu复合电极在光照条件下对CO2具有很好的光电催化还原活性,使还原电位正移约100 mV,同时有效地抑制了水的光电分解. Mott-Schottky曲线测定表明,TiO2-CuO/Cu复合电极具有n型半导体性质,其平带电位随光照时间的增加而负移. 光谱及色质谱测试证明,CO2在TiO2-CuO/Cu复合电极上的光电化学还原产物为甲酸和甲醛,还有少量乙烯和甲烷. 在-1.2 V条件下光照 3 h,CO2的转化率可达32%. 基于实验结果对CO2光电还原机理进行了推断.     

取向纳米ZnO/Cu_2O异质结阵列的制备及光电特性

以水热合成法制备的一维取向n型ZnO纳米线阵列为衬底,采用电化学沉积法在其上沉积生长一层p型Cu2O半导体包覆层,制备出了新型ZnO/Cu2O异质结纳米线阵列光敏器件.利用XRD、SEM、TEM、XPS、PL及光响应特性等测试方法对样品的形貌、晶体结构、化学成分及光电特性进行了分析表征.研究了生长条件对ZnO/Cu2O异质结纳米线阵列各种特性的影响.研究发现,适宜的沉积电压和沉积时间是保证ZnO/Cu2O异质结光敏器件具有适宜厚度核壳包覆层及较好光响应特性的关键因素.研究结果为ZnO及Cu2O半导体材料在光敏器件中的应用提供了实验基础.     

ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极的制备及光电催化降解苯酚的研究

采用阳极氧化法和电沉积法制备出具有可见光响应的ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极.用环境扫描电子显微镜(ESEM)、X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对制备的ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极的表面形貌和结构进行了表征.结果表明,该方法成功地将ZnFe2O4纳米颗粒均匀分散在TiO2纳米管中,分布在管口处的较少.同时,详细讨论了反应物浓度、沉积时间、循环次数、沉积电压对ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极性能的影响.通过在可见光下降解苯酚评价了复合电极的光催化活性,实验结果表明:由于ZnFe2O4和TiO2之间的协同效应,复合电极的光响应范围扩展到了可见光区域,光电催化活性提高1.5～2倍.     

激光扫描光电化学显微技术及其应用进展

综述了激光扫描光电化学显微技术及其在研究金属氢化膜、半导体电极表面修饰、光电化学腐蚀和光电活性物质电沉积过程的应用。     

Ti/Ag+Cu电极制备及其在水杨酸降解中的应用

采用电沉积法制备了Ti/Ag+Cu电极并将其用于水杨酸的降解.对含有不同n(Ag)∶n(Cu)的Ti/Ag+Cu电极的电化学性能进行了研究,考察了支持电解质Na_2SO_4的浓度对水杨酸降解率的影响,并对超声波降解、电化学氧化降解和声电协同降解效果进行了比较.结果表明:在室温条件下,支持电解质Na_2SO_4的浓度为1.441 g·L~(-1),Ti/Ag+Cu电极的n(Ag)∶n(Cu)=5∶5时水杨酸的声电协同降解率为99.2%,有很好的协同降解效用.     

基于有序介孔碳/纳米金/L-半胱氨酸修饰电极测定铜(Ⅱ)

将纳米金(NG)电沉积在有序介孔碳(OMC)修饰玻碳电极表面,并将L-半胱氨酸(L-Cys)自组装至OM C/NG修饰电极表面,制备了OM C/NG/L-Cys修饰电极。采用透射电子显微镜考察了OM C的结构,扫描电子显微镜研究了OMC/NG/L-Cys修饰电极的表面形貌。考察了Cu2+在该修饰电极上的电化学行为,优化了Cu2+的测定条件。在最优条件下,溶出峰峰电流与Cu2+浓度在0.05~6.0μmol/L范围内呈良好线性关系,检出限为0.03μmol/L(S/N=3)。方法用于河水样品分析,其加标回收率在92.7%~101.6%之间。     

均三嗪衍生物应用于Fe3+和Cu2+的选择性识别研究

合成了2,4-二甲基-6-(4’-N,N-二甲氨基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪(1)和2-苯乙烯基-4,6-二甲基-1,3,5-均三嗪(2)两种化合物,并对其进行了1H NMR,MS,元素分析等表征.采用吸收光谱法研究了金属离子与化合物间的相互作用,结果显示:化合物1对Fe3+和Cu2+表现出高选择性光谱响应,其最大吸收波长由393 nm分别红移至525 nm和513 nm,溶液颜色由黄色变为粉红色.化合物1与Fe3+结合形成1∶1型配合物,其结合常数为1.8×104L mol-1;与Cu2+结合形成2∶1型配合物,其结合常数为2.6×1010L mol-1.化合物2仅对Fe3+呈现显著的光谱变化,其最大吸收波长由304nm红移至357 nm,而Cu2+的加入未引起光谱明显变化,2与Fe3+亦形成1∶1型配合物,结合常数为1.0×105L mol-1.结果表明Fe3+可能与化合物1和2中三嗪N配位,而Cu2+与化合物1中甲氨基中的N配位.同时考察了其它金属离子如Li+,K+,Mg2+,Ca2+,Co3+,Ni2+,Ag+,Cd2+,Hg2+和Zn2+等离子对化合物1和2吸收光谱的影响,结果显示两者光谱均无明显变化,据此提出了高选择性Fe3+,Cu2+的识别体系.     

N-芳基香豆素甲基酮缩氨基硫脲对Cu2+的选择性比色识别

设计合成了2种新型N-芳基香豆素甲基酮缩氨基硫脲受体分子S1和S2, 利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱考察了其对Fe3+, Hg2+, Ag+, Ca2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Cr3+和Mg2+等阳离子的识别作用. 结果表明, 当加入Cu2+时, 溶液颜色立刻由无色变为黄色, 而加入其它阳离子则无变化, 从而实现了对Cu2+的裸眼检测, 具有专一选择性比色识别效果. 通过计算可知, 受体分子S2对Cu2+的络合常数大于S1, 且主客体间形成1: 1的配合物. 受体分子S2对Cu2+的检出限为2.0×10-7 mol/L, 稳定常数Ks=1.02×105 L/mol. 另外, 在EDTA存在时, 配合物可以释放出Cu2+, 与EDTA结合, 表现出对Cu2+的"off-on"模式.     

Soluble precursors for CuInSe2, CuIn(1-x)Ga(x)Se2, and Cu2ZnSn(S,Se)4 based on colloidal nanocrystals and molecular metal chalcogenide surface ligands

We report a new platform for design of soluble precursors for CuInSe(2) (CIS), Cu(In(1-x)Ga(x))Se(2) (CIGS), and Cu(2)ZnSn(S,Se)(4) (CZTS) phases for thin-film potovoltaics. To form these complex phases, we used colloidal nanocrystals (NCs) with metal chalcogenide complexes (MCCs) as surface ligands. The MCC ligands both provided colloidal stability and represented essential components of target phase. To obtain soluble precursors for CuInSe(2), we used Cu(2-x)Se NCs capped with In(2)Se(4)(2-) MCC surface ligands or CuInSe(2) NCs capped with {In(2)Cu(2)Se(4)S(3)}(3-) MCCs. A mixture of Cu(2-x)Se and ZnS NCs, both capped with Sn(2)S(6)(4-) or Sn(2)Se(6)(4-) ligands was used for solution deposition of CZTS films. Upon thermal annealing, the inorganic ligands reacted with NC cores forming well-crystallized pure ternary and quaternary phases. Solution-processed CIS and CZTS films featured large grain size and high phase purity, confirming the prospects of this approach for practical applications.     

基于N-(9-蒽甲基)-L-组氨酸的NOR荧光逻辑门

合成了一个新的组氨酸衍生物, N-(9-蒽甲基)-L-组氨酸(1), 并对其进行了元素分析、电喷雾电离质谱(ESI-MS)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13C-NMR)等波谱表征. 考查了pH值及15种不同金属离子对其荧光强度的影响. 实验结果表明, 中性水溶液条件下, Zn2+和Cd2+能使体系荧光增强, 而Pb2+、Co2+、Hg2+、Ni2+和Cu2+等则使体系荧光有不同程度的猝灭.其中, Cu2+和Ni2+猝灭能力最强, 它们与化合物1均形成了物质的量比为1:2的配合物, 络合常数分别为2.88×10⁶和1.12×10⁶ L2·mol-2. Cu2+和Ni2+对化合物1的荧光猝灭为静态猝灭过程. 在此基础上, 以Cu2+和Ni2+作为两个输入信号, 以蒽的特征荧光发射作为输出信号, 构建了一个NOR荧光分子逻辑门.     

1-乙酰基-3-(2-羟基-4,6-二甲氧基苯基)-5-苯基-2-吡唑啉的合成及锌离子探针的研究

设计合成了1-乙酰基-3-(2-羟基-4,6-二甲氧基苯基)-5-苯基-2-吡唑啉(4), 测试了其紫外光谱和荧光光谱, 研究了其对锌离子的选择性识别作用. 结果表明, 化合物4作为锌离子荧光探针, 受常见离子的干扰较小, 对于锌离子有着较高的选择性和较低的检出限.     

吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚酰腙衍生物的合成及Cu2+荧光探针行为

设计合成了吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚酰腙衍生物6. 测试了其紫外光谱和荧光光谱, 研究了其对铜离子的选择性识别作用. 结果表明, 化合物6作为铜离子荧光探针, 受常见离子干扰较小, 对于铜离子有着较高的选择性和较低的检出限.     

罗丹明类荧光探针的合成及对铜离子的检测

合成了罗丹明类Cu2+荧光增强型分子探针3',6'-双(二乙氨基)-2-(N-乙叉基氨基)螺[异吲哚-1,9'-占吨]-3-酮（RA）,并研究了它的光谱性能及对铜离子的识别作用.在乙腈/水（体积比1/1）的介质中,当加入Cu2+后探针RA显玫瑰红色,最大吸收波长为548 nm,最大发射波长为571 nm,且荧光强度显著增强,但是,其它常见离子如Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Mn2+, Cd2+, Cr3+, Co2+, Ni2+, Ag+, Pb2+, Zn2+, Fe3+, Hg2+不引起或引起很小的紫外/可见或荧光光谱变化.RA的选择性荧光增强主要是由于Cu2+诱导分子中的酰胺闭环结构发生开环,导致分子结构的共轭程度增大.在6.5×10-8～2.9×10-6 mol?L-1范围内RA可以有效检测Cu2+,检测限为5.0×10-8 mol?L-1.RA对Cu2+的识别不可逆,而且探针RA对pH值不敏感,可以在比较宽的范围内（pH=4.1～10.5）高灵敏、高选择性检测Cu2+.     

A novel 5-mercapto triazole Schiff base as a selective chromogenic chemosensor for Cu2+

A novel colorimetric cation sensor bearing phenol, thiol and HCN groups was designed and synthesized. In a DMSO/H2O (9:1, v/v) solution, the sensor exhibited highly selective recognition of Cu2+ among a range of metal ions tested. In the presence of Cu2+, solutions of the sensor underwent a dramatic color change from colorless to yellow, while the presence of other metal cations such as Zn2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Co2+, Fe3+, Hg2+, Ag+ and Ca2+ had no effect on the color. The detection limit of the sensor toward Cu2+ is 8.0×10(-7) M and an association constant Ka of 4.3×10(5) M(-1) was measured. The sensing of Cu2+ by this sensor was found to be reversible, with the Cu2+-induced color being lost upon addition of EDTA.     

ZnO纳米管有序阵列与Cu2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究简

采用电化学方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了高度有序的ZnO纳米管阵列,然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O纳米晶颗粒,获得了一维有序Cu2O/ZnO核壳式纳米阵列结构,通过控制Cu2O纳米晶的沉积电量得到不同厚度的Cu2O壳层,并对该核壳式纳米阵列的形貌和结构进行了分析. 以Cu2O/ZnO一维核壳式纳米阵列结构为光电极组装全固态纳米结构太阳电池,研究了Cu2O壳层厚度对光电极光吸收性能、光电性能以及组装电池光伏性能的影响,优化了电池中对电极材料的喷金厚度. 结果表明,以Cu2O沉积电量为1.5 C的Cu2O/ZnO为光活性层,以4 mA电流下真空镀金20~25 min的铜基底为对电极组装的简易太阳电池最高可获得0.013%的光电转换效率.