化学气相沉积法制备Sn2S3一维纳米结构阵列

运用化学气相沉积法(CVD), 直接以Sn和S为原料分区加热蒸发, 通过控制温度分布、气压、载气流量和金属铅纳米颗粒分布等宏观实验条件, 成功制备大面积Sn₂S₃一维纳米结构阵列. 扫描电子显微镜(SEM)图片显示: Sn₂S₃一维纳米结构的横向尺度在100 nm左右, 长约几个微米. X射线衍射（XRD）谱显示: 所制备样品的晶体结构属于正交晶系, 沿[002]方向生长. 紫外-可见漫反射谱表明Sn₂S₃一维纳米结构是带隙为2.0 eV的直接带隙半导体. 讨论了温度分布和金属铅纳米颗粒对Sn₂S₃一维纳米结构生长的影响, 并指出其生长可能遵循气-固(V-S)生长机理.     

多孔氧化铁纳米盘的制备与表征

通过水热-高温处理两步法,合成了直径150～200 nm厚度40～80 nm的多孔α-Fe₂O₃纳米盘颗粒。并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪和震动样品磁强计(VSM)对样品进行了表征。对颗粒生长的机理进行了初步研究,结果表明磷酸根离子对α-Fe₂O₃纳米颗粒(001)面的选择性吸附在盘状颗粒的生长过程中起着重要作用。合成的多孔纳米盘颗粒BET比表面积为27 m²·g^-1,孔径在2～100 nm的范围内分布,样品还具有明显的铁磁性,较其他结构的α-Fe₂O₃纳米颗粒具有较高的矫顽力。     

超临界水中醋酸锌水解反应的分子动力学模拟

氧化锌(ZnO)是一种重要的化工原料, 超临界水热合成法制备纳米ZnO的第一步是锌盐与碱或水发生水解反应生成Zn(OH)₂, 后者接着脱水生成ZnO. 以Zn(CH₃COO)₂为原料, 直接和超临界水(SCW)反应能够制备纳米级的ZnO颗粒, 但对反应机理的探讨较少. 本研究利用分子动力学模拟超临界条件下Zn(CH₃COO)₂水解反应过程中的结构和能量变化, 发现Zn(CH₃COO)₂在SCW中容易聚集成无定形的团簇, 1个Zn²⁺平均和5个CH₃COO^-和1个H₂O配位, 形成6配位的八面体结构. 处于Zn(CH₃COO)₂团簇和SCW界面的Zn²⁺能够和更多的H₂O配位. 水解反应后系统的势能降低, 同时伴随Zn(CH₃COO)₂团簇结构的改变. 反应产物OH^-分布在Zn(CH₃COO)₂团簇内部, 富集Zn²⁺, 而CH₃COOH则分布在SCW中. 本文的工作为超临界水热合成的反应过程提供了基本的理论依据.     

软模板法六边形纳米Pd粒子的超声制备与表征

在微量十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)存在下,超声还原PdCl₂水溶液,没有气氛保护且不加还原剂制得了纳米Pd粒子,用XRD、TEM、选区电子衍射(SAED)、UV、HRTEM和低温氮吸附-脱附等进行了表征。结果表明,纳米Pd晶粒的粒径分布集中,约为8 nm,呈六边形,(111)晶面的晶面间距为0.22 nm,晶格条纹清晰均匀。研究了纳米粒子的生长过程,揭示了NR₄X-Pd²⁺配合物的生成,分析了可能的超声反应机理。利用CTAB模板控制得到的纳米粒子比未添加CTAB样品的比表面积增大了10 m²·g^-1,有利于催化性能的提高。     

高质量NaNdF4六方棱柱纳米棒的水热形貌控制合成及发光性质

采用水热法在温和的条件下合成了具有规则外形的六方棱柱状NaNdF₄纳米棒。X射线衍射（XRD）分析表明：产物为纯六方相NaNdF₄,场发射扫描电镜（SEM）分析表明产物形貌为棱柱状纳米棒,长约为550nm,棒的端部呈规则六边形,边长约为85nm。高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和选区电子衍射（SD）显示所得样品为良好的单晶。NaNdF₄晶体的生长动力学过程表明：螯合剂（EDTA-Na₂）与稀土金属离子间的螯合作用受pH值影响,导致成核速度变化,进而影响NaNdF₄纳米晶的最终尺寸和形貌。室温下的NaNdF₄纳米棒的发光峰位于红外光范围（λ=892,1058,和1342nm）,其最强发射峰位于1058nm,对应于Nd³⁺的⁴F_3/2→⁴I_11/2f-f跃迁。     

稀碱溶液中水热法制备柔性TiO2纳米须薄膜的生长机制及表征

以柔性不锈钢基底上经磁控溅射沉积的钛膜为钛源, 在1 mol·L^-1的低浓度NaOH溶液中水热法制备了朝基底上方取向生长的大长径比柔性TiO₂纳米须薄膜, 考察了钛膜沉积条件对纳米须薄膜的影响, 系统研究了水热反应条件对薄膜生长过程的影响及TiO₂纳米须薄膜的形成机制. 通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行了表征. 结果表明, 与室温沉积的钛膜相比, 600 ℃下沉积的钛膜水热后得到的纳米线薄膜与基底的附着力更好. 所得TiO₂纳米须为单晶锐钛矿, 经由Na₂Ti₂O₄(OH)₂、H₂Ti₂O₅·H₂O转变而来. 纳米须形成于水热阶段, 平行于Na₂Ti₂O₄(OH)₂的(100)晶面择优取向生长, 纳米须经历了纳米片→纳米线束→纳米线的裂解生长过程. 朝基底上方取向生长的纳米须薄膜的形成是低浓度NaOH溶液与较高水热温度(220 ℃)协同作用的结果. 进一步在Na₂SO₄溶液中研究了薄膜电极的光电化学性能, 结果表明, TiO₂纳米须薄膜的光电性能明显优于零维纳米颗粒薄膜和二维纳米片薄膜, 显示了良好的应用前景.     

In2O3敏化ZnO纳米棒阵列的性能及其光电催化活性

以掺氟SnO₂ (FTO)导电玻璃为基底, 采用水热法制备了ZnO纳米棒阵列. 通过In(NO₃)₃水溶液水洗的方法, 合成了In₂O₃敏化ZnO纳米棒阵列光催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(FESEM), X射线能谱(EDX), X射线衍射(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品的形貌、结构、组成、晶相等进行一系列的表征. 以罗丹明B (RhB)为目标降解物, 探究了In₂O₃敏化ZnO 纳米棒阵列光电催化活性. 采用场诱导表面光伏技术(FISPV)研究了不同含量的In₂O₃敏化ZnO纳米棒阵列在光照射下的光生电荷行为. 结合电化学工作站检测不同样品的光电流, 随着In₂O₃敏化量的改变, 光电流和开路电压也随之改变. 并探讨了In₂O₃敏化ZnO纳米棒阵列光生电荷行为与光电催化活性之间的关系. 结果表明, 适量In₂O₃敏化的ZnO光催化剂在可见光下2 h内对罗丹明B的降解效率达到95%, 是单纯ZnO纳米棒阵列的2.4倍.     

以4’-羟基-联苯-4-羧酸和1, 3-二(4-吡啶基)丙烷构筑的一维锌配位聚合物的晶体结构与荧光性质

水热条件下采用Zn(NO₃)₂·6H₂O, 4’-羟基-联苯-4-羧酸和1, 3-二(4-吡啶基)丙烷作为反应物合成出一个新的一维锌金属配位聚合物{[Zn(Hhbc)₂(bpp)]·H₂O}_n (1)(Hhbc=4’-羟基-联苯-4-羧酸, bpp=1, 3-二(4-吡啶基)丙烷), 并分别用元素分析、红外光谱、差热分析、X-射线粉末衍射和X-射线单晶衍射等表征了该结构。晶体结构分析结果表明:化合物1为一维链状锌(Ⅱ)配位聚合物, 通过分子间的O-H…O氢键作用, 一维链进一步被连接成二维超分子结构。荧光分析表明常温固态下配合物1发射蓝色荧光, 荧光寿命为3.08 ns(480 nm)。     

微波水热合成Zn2GeO4纳米带及其光催化活性

采用微波水热法快速合成Zn₂GeO₄纳米带, 研究反应温度、模板剂、原料用量等因素对晶体生长的影响, 并优化其合成条件. 用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis RDS)等手段分析产物的形貌、结构和组成, 考察合成的Zn₂GeO₄在甲基橙光催化降解反应中的性能. 研究结果表明: 微波水热条件下, 以摩尔比为2:1的乙酸锌和氧化锗为原料, 在160℃反应20 min可合成分散均匀的Zn₂GeO₄纳米带, 宽约100 nm, 长为几十微米. 与常规水热法相比,微波水热法合成的Zn₂GeO₄纳米带的本征缺陷减少, 光致发光(PL) 光谱降低,比表面积增大50.7%,光催化活性提高54.7%.     

新型磁性荧光Fe3O4-CdSe纳米复合材料的制备

以1-十八烯作为高沸点溶剂, 在磁性粒子表面沉积量子点获得新型的磁性荧光Fe₃O₄-CdSe 纳米异质结构. 首先以乙酰丙酮铁(Fe(acac)₃)为前驱体, 二苯醚为溶剂, 油酸为表面活性剂和油胺(OAm)为表面活性剂兼还原剂, 通过溶剂热法制备单分散性的Fe₃O₄ 纳米粒子. 然后以1-十八烯为高沸点溶剂, CdO 为镉源,TOP-Se为硒源, 十六胺为表面活性剂以及硬脂酸为生长促进剂和成核剂制备得到新型的Fe₃O₄-CdSe纳米异质结构. 通过透射电镜(TEM), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, X射线衍射(XRD)谱, X射线光电子能谱(XPS)分析仪, 振动样品磁强计(VSM), 紫外-可见(UV-Vis)光谱和光致发光(PL)等手段对Fe₃O₄-CdSe 纳米复合材料的结构和性能进行表征. 结果表明, CdSe纳米粒子成功地吸附在Fe₃O₄纳米粒子表面, 并沿着c轴生长, 形成了宽3.6 nm, 长分别为14.5 和32.5 nm的新型枣核状和钉子状的异质结构体. 这种新型的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料是由磁铁矿Fe₃O₄和六方形的CdSe棒状结构组成, 具有较好的荧光性能和超顺磁性. 随着CdSe棒长度的增加, 荧光吸收峰向长波方向移动. Fe₃O₄纳米粒子, 枣核状和钉子状的Fe₃O₄-CdSe纳米复合材料的饱和磁化强度分别是57.80, 40.76和31.10 emu·g^-1.     

Growth and characterization of Cl-doped ZnO hexagonal nanodisks

Cl-doped ZnO nanodisks were grown on a Si(111) substrate using a thermal evaporation method. The prepared nanodisks exhibited a hexagonal shape with an average thickness of 50 nm and average diagonal of 270 nm. In addition, undoped ZnO disks with hexagonal shape were grown under the same conditions, but the sizes of these undoped ZnO disks were on the micrometer order. A possible mechanism was proposed for the growth of the Cl-doped ZnO nanodisks, and it was shown that the Cl¹⁻ anions play a crucial role in controlling the size. X-ray diffraction and Raman spectroscopy clearly showed an extension in the crystal lattice of ZnO because of the presence of chlorine. In addition, these nanodisks produced a strong photoluminescence emission peak in the ultraviolet (UV) region and a weak peak in the green region of the electromagnetic spectrum. Furthermore, the UV peak of the Cl-doped ZnO nanodisks was blueshifted with respect to that of the undoped ZnO disks.     

Precursor-induced hydrothermal synthesis of flowerlike cupped-end microrod bundles of ZnO

Flowerlike cupped-end ZnO microrod bundles have been hydrothermally synthesized from precursor ZnCl2(N2H4)2 in sheet shape at 140 degrees C for 12 h; under the same conditions using the same precursor in rod shape, uniform ZnO nanorods were obtained. XRD pattern indicated the sample is ZnO with hexagonal cell contants a = 3.251 A and c = 5.206 A. FE-SEM and TEM show the formation process of the ZnO sample. HRTEM revealed that the flowerlike cupped-end ZnO microrod bundles grow along the [101] axis. The UV emission peak at approximately 396 nm and the blue band emission peak at approximately 469 nm were observed by PL spectra. A possible formation mechanism was proposed.     

Theoretical study on the reaction of methane and zinc oxide in gas phase

The mechanism of the reaction between CH₄ and ZnO has been studied theoretically at the CCSD(T)//B3LYP/6-311++G(2d,2p) levels. Four possible reaction pathways, yielding three products of syngas, HCHO and CH₃OH, respectively, have been evaluated. All the four pathways are predicted to occur via the formation of CH₄ZnO molecular complex with two H atoms of CH₄ approaching to the Zn end of ZnO. From this complex, the insertion of ZnO into the CH bond of CH₄ might proceed through two concerted manners along with charge transfer process. The pathway corresponding to the production of syngas is energetically feasible, in which the cleavage of CH and ZnH bonds with the formation of H₂ molecule is predicted to be the rate-limiting-step with the energy barrier of 45.4 kcal/mol.     

利用原位APXPS与STM研究H2在ZnO(10${\rm{\bar 1}}$0)表面的活化

Cu/ZnO/Al₂O₃是工业中最广泛使用的甲醇合成催化剂。然而该催化反应的活性位点和机理目前仍存争议。H₂作为反应物之一,研究其在ZnO表面的活化和解离对于弄清甲醇合成反应的催化机理具有重要的帮助。本工作利用近常压光电子能谱(APXPS)和扫描隧道显微镜(STM)原位研究了H₂在ZnO(10${\rm{\bar 1}}$0)表面上的活化和解离。APXPS结果表明：在0.3 mbar (1 mbar = 100 Pa)的H₂气氛中,室温下ZnO表面形成羟基(OH)吸附物种。STM实验发现通入H₂后ZnO表面发生了(1×1)到(2×1)的重构。上述结果和原子H在ZnO(10${\rm{\bar 1}}$0)表面的吸附结果一致。然而吸附H₂O可以导致同样的现象。因此,我们还开展了H₂O在ZnO(10${\rm{\bar 1}}$0)表面吸附的对比实验。结果表明：H₂气氛中ZnO表面发生0.3 eV的能带弯曲,而H₂O吸附实验中几乎观察不到能带弯曲发生。同时,热稳定性实验表明H₂气氛中ZnO表面的OH不同于H₂O解离吸附产生的OH,前者具有更高的脱附温度。因此,本工作的结果表明常温和常压下H₂在ZnO(10${\rm{\bar 1}}$0)表面发生解离吸附。这一结果和以往超高真空下未发现H₂在ZnO(10${\rm{\bar 1}}$0)表面上的解离不同,说明H₂的活化是一个压力依赖过程。     

高度取向ZnO单晶亚微米棒阵列的制备与表征

通过低温压热的方法,在经过预先处理长满晶核的SnO2导电玻璃基底上制备出具有高度取向的ZnO亚微米棒阵列.用扫描电子显微镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)及X射线粉末衍射(XRD),对制备出的ZnO亚微米棒的结构和形貌进行了表征.SEM测试结果表明,ZnO亚微米棒是六方型的,近乎垂直地长在基底上,棒的直径为400～500 nm,长度约为2 μm. SAED和XRD结果表明,ZnO亚微米棒为单晶,属于六方晶系,并且沿[001]方向择优取向生长.     

水溶液法原位构建ZnO亲锂层稳定锂-石榴石电解质界面

固态电池以其高安全性和高能量密度而备受关注。石榴石型固体电解质(LLZO)由于具有较高的离子导电性和对锂金属的稳定性,在固态电池中具有应用前景,但陶瓷与锂金属较差的界面接触会导致高的界面阻抗和可能形成的枝晶穿透。我们利用LLZO表层独特的H⁺/Li⁺交换反应,提出了一种简便有效的金属盐类水溶液诱发策略,在电解质表面原位构建ZnO亲锂层,界面处LiZn合金化实现紧密连续的接触。引入改性层后,界面阻抗可显著降低至约10Ω·cm²,对称电池能够在0.1mA·cm^-2的电流密度下实现长达1000h的长循环稳定性。匹配正极LiFePO₄(LFP)或LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)的准固态电池在室温下能够稳定循环100次以上。     

Synthesis,Structure,and Magnetic Property of One Novel Entangled Cobalt~Ⅱ-organic Compound

One novel entangled cobalt compound,{[Co 3 (nbta) 2 (4,4-bpy) 2 (H 2 O) 2 ](H 2 O) 2 } n (1,H 3 nbta=5-nitro-1,2,3-benzenetricarboxylic acid,4,4-bpy=4,4-bipyridyl),was prepared and characterized by X-ray diffraction,magnetism,elemental analysis,XPS,TGA and IR spectroscopy.The crystal of 1 crystallizes in monoclinic,space group Pc with a=13.0717(16),b=11.4167(14),c=15.9342(19),β=90.5190(10)o,V=2377.9(5)3,Z=2,C 48 H 36 Co 3 N 8 O 20,M r=1221.64,D c=1.706 g/cm 3,F(000)=1242 and μ(MoKα)=1.128 mm-1.The final R=0.0497 and wR=0.1461 for 4185 observed reflections with I > 2σ(I) and R=0.0721 and wR=0.1619 for all data.X-ray diffraction analyses revealed that Co(1) is linked by the nbta 3-ligands to form the ladder shape along the c axis,which is further extended into two-dimensional networks via the joint of Co(2) along the a axis.Moreover,these two dimensional motifs are interconnected by the 4,4-bpy bridges to form a complicated 3-D polymeric framework.Magnetic measurements revealed that compound 1 shows strong antiferromagnetic property.     

Fabrication and Visible Light Photocatalytic Activity of Co-doped ZnO Nanorods

Co-doped ZnO nanorods were prepared by electrochemical deposition method in aqueous solution. lb study the as-grown samples, several characterizations were carried out. The scanning electron microscopy（SEM） images show that the samples present a rod-like shape with hexagonal cross sections and roughened surthce. There is a slight shift for （002） diffraction peak of Co-doped ZnO nanorods in XRD because Co2~ ions entered into the ZnO lattice. Energy-dispersive X-ray spectroscopy（EDS） and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） results also show the exist of Co in the sample. Photoluminescence（PL） spectra of the samples were observed at room tempera- ture, the UV emission of Co-doped ZnO shows a slight red shift compared with that of undoped ZnO. Thus, we can reach the conclusion that Zn2＋ ions have been substituted by Co2. ions in the ZnO samples. In addition, photocatalysis property of Co-doped ZnO nanorods was investigated under the irradiation of visible light. It was found that the degradation rate of methyl orange is increased greatly nanorods. by Co-doped ZnO nanorods in comparison to undoped ZnO     

原位生长的α-Fe2O3/ZnO异质纳米棒阵列对乙醇气体的高选择性检测

采用两步溶液法在陶瓷管上原位生长了ZnO纳米棒阵列,然后以ZnO纳米棒为载体,通过水热法在其表面负载α-Fe₂O₃纳米粒子,生成异质α-Fe₂O₃/ZnO复合纳米材料。 α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒直径30~80 nm,长1 μm左右,交叉排列形成纳米棒阵列,α-Fe₂O₃纳米粒子粒径约10 nm,均匀分布在ZnO纳米棒表面。 将纯ZnO和α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒阵列制成气敏元件,测试并对比了2种气敏元件的气敏性能,揭示其气敏机理。 结果表明:α-Fe₂O₃纳米粒子的复合显著提高了ZnO纳米棒阵列对乙醇气体的灵敏度和选择性,在工作温度370 ℃时,对100 μL/L乙醇气体的响应值为85.4,是同条件下ZnO器件对乙醇响应值(9.4)的9.1倍,响应时间7 s,最低检出限为0.01 μL/L。 相关研究可以应用于痕量乙醇的快速、高灵敏度和高选择性检测。     

氧化锌纳米带的低温无催化热蒸发制备及其表征

通过纯锌粉蒸发，在600 ℃无催化条件下成功制备了高质量的不同形貌的ZnO纳米带.该制备方法中控制产物形貌和尺寸的关键是氧、氩及锌蒸气的流速及分压.扫描电镜及高分辩透射电镜观察显示，氧化锌纳米带具有规整光滑及齿状等不同形貌，且皆为单晶，其生长由固-气机理控制.室温光致发光谱表明，齿状氧化锌纳米带在390 nm附近形成紫外发射峰；在455～495 nm时，形成绿光发射峰，该处由4个次级发射峰组成.