二氧化钛微晶结构相变与光致发光

以钛酸四丁脂为前驱体制备了二氧化钛(TiO₂)胶体,将其粉末在不同温度下作热处理,采用差热分析、X射线衍射、荧光光谱等手段对样品进行测试。结果表明,随着热处理温度升高,TiO₂由板钛矿相经锐钛矿相向金红石相转变,在808℃左右出现一级相变。原始粉末样品以及在600℃以下热处理的样品,在400nm处可观察到TiO₂纳米晶的带边发光,在470nm处可观察到表面态发光;当热处理温度达到850℃时,主晶相转变为金红石相,400nm处的带边发光峰消失,位于470nm处发光峰成为最强峰,但强度减弱,并且样品发光的波长范围明显变窄。其原因是,随着热处理温度升高,晶粒不断长大,量子限域效应减弱乃至消失,晶粒的表面状况发生变化,导致样品的荧光发射行为发生变化。     

纳米材料的结构与性质

纳米材料是近几年最受关注的新材料之一,以其高表面活性,特殊的尺寸效应、光电效应、催化效应、广阔的应用前景等特点成为当今热点研究领域之一。当物质的结构单元小到纳米数量级时,会产生特异的表面效应、体积效应和量子效应,其电学、磁学、光学和化学性质也相应地发生显著性的变化,呈现出常规材料不具备的优越性能。     

Si掺杂AlN的电子结构和光吸收

基于密度泛函理论第一性原理的平面波超软赝势法,研究了Si掺杂纤锌矿AlN的电子结构和光吸收性质。结果表明:杂质能级位于导带底附近,与Al 3p能级复合形成导带底,使系统发生Mott相变;Si掺杂后在2.02 eV附近出现新的吸收峰,从而改善系统在可见光区的吸收特性。     

氧化物纳米材料表面结构与性质的固体核磁共振波谱研究

氧化物纳米材料的多种应用与其表面结构和性质密切相关.近年来,固体核磁共振波谱在相关研究中提供了关键信息.本综述总结了近期发展的、以固体核磁共振波谱为主的两种表征氧化物纳米材料表面结构和性质的方法,包括表面选择的同位素标记¹⁷O核磁共振波谱与动态核极化表面增强核磁共振波谱,并对氧化物纳米材料的固体核磁共振波谱研究的发展趋势进行了展望.     

有机半导体PTCDA的制备及其结构表征和光吸收特性研究

详细途述了利用１．８－萘二甲酸酐作为原料制备有机半导体材料ＰＴＣＤＡ的方法;并通过质谱、红外光谱、核磁共振谱、Ｘ射线衍射谱及可见光吸收谱的测试分析,对它的结构和光吸收特性进行了进一步深入研究。     

低温拉曼光谱研究二氧化钛纳米晶的相变

本文通过对二氧化钛纳米晶在-190℃温度的低温拉曼光谱的研究,得到了在二氧化钛纳米晶聚集体中,可以发生锐钛矿到板钛矿然后到金红石和/或直接到金红石的相变;也可发生板钛矿到锐钛矿然后到金红石和/或直接到金红石的相变。     

表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂制备及催化活性研究

采用溶胶-凝胶法在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的碳纳米管表面均匀沉积纳米级二氧化钛粒子制得复合光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对复合光催化剂进行表征。结果表明,二氧化钛粒子是呈球形、团聚,随机沉积在未修饰碳纳米管任意表面,甚至部分碳纳米管表面是完全裸露的。经PVP修饰后的碳纳米管,二氧化钛纳米粒子均匀沉积在碳纳米管表面,二氧化钛为纯锐钛矿晶体结构,没有金红石和板钛矿相。表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂在紫外光照射下降解亚甲基蓝,相比纯的二氧化钛和碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂,具有非常高的催化活性。     

Ag掺杂氧化锌纳米材料的制备及高压相变拉曼光谱研究

宽禁带直接带隙半导体材料氧化锌(ZnO),具有优异的光电性能、机械性能和化学特性.ZnO材料的结构对其性能影响较大,元素掺杂可改变ZnO晶体结构和带隙宽度,是提升ZnO材料性能的有效手段,当前常用Ag掺杂ZnO即为提高光催化反应效率.高压独立于温度、成分,是调控材料结构组织性能的重要手段,是产生新材料、发现新调控原理的...     

GaN结构相变、电子结构和光学性质

运用第一性原理平面波赝势和广义梯度近似方法,对纤锌矿结构和氯化钠结构GaN的状态方程及其在高压下的相变进行计算研究,分析相变点附近的电子态密度、能带结构和光学性质的变化机制.通过状态方程和焓相等原理得到GaN从纤锌矿到氯化钠结构的相变压强分别为43.9 Gpa和46.0 Gpa;在相变的过程中,GaN由典型的直接带隙半导体转变为间接带隙半导体材料;氯化钠结构GaN相比于纤锌矿结构,介电函数主峰值增强,本征吸收边明显往高能方向移动,氯化钠结构GaN在低能区域的光学性质差于纤锌矿结构.     

二氧化钛薄膜表面粗糙度研究

为了探究二氧化钛(TiO₂)薄膜表面粗糙度的影响因素, 利用离子束辅助沉积电子束热蒸发技术对不同基底粗糙度以及相同基底粗糙度的K9玻璃完成二氧化钛(TiO₂)光学薄膜的沉积。采用TalySurf CCI非接触式表面轮廓仪分别对镀制前基底表面粗糙度和镀制后薄膜表面粗糙度进行测量。实验表明, TiO₂薄膜表面粗糙度随着基底表面的增大而增大, 但始终小于基底表面粗糙度, 说明TiO₂薄膜具有平滑基地表面粗糙的作用; 随着沉积速率的增大, 薄膜表面粗糙度先降低后趋于平缓; 对于粗糙度为2 nm的基底, 离子束能量大小的改变影响不大, 薄膜表面粗糙度均在1.5 nm左右; 随着膜层厚度的增大, 薄膜表面粗糙度先下降后升高。     

热处理对爆轰合成的纳米TiO_2混晶的结构相变的影响

采用爆轰法制备了纳米TiO2混晶体,初步研究了不同煅烧温度(600℃和720℃)和不同煅烧时间(1 h,2 h,3.5 h和5 h)对其微结构和结构相变行为的影响,并应用热动力学理论讨论了从锐钛矿相到金红石相的结构相变过程和相变机理.研究表明:随着煅烧温度的升高和煅烧时间的增加,纳米TiO2的粒径逐渐增大,混晶中金红石相的含量逐渐提高.与常规方法制备的纳米TiO2不同的是,在相同煅烧温度和煅烧时间下金红石相的平均生长速率明显低于锐钛矿相.锐钛矿相完全相变为金红石的温度也明显低于常规方法报道的相变温度.该研究会对控制纳米TiO2晶体尺寸和批量合成提供一定的理论和实验指导.     

Effect of annealing on TiO2 nanoparticles

TiO₂ nanoparticles have been prepared by simple chemical precipitation method and annealed at different temperatures. The as-prepared TiO₂ are amorphous, and they transform into anatase phase on annealing at 450 °C, and rutile phase on annealing at 900 °C. The X-ray diffraction results showed that TiO₂ nanoparticles with grain size in the range of 21–24 nm for anatase phase and 69–74 nm for rutile phase have been obtained. FESEM images show the formation of TiO₂ nanoparticles with small size in structure. The FTIR and Raman spectra exhibited peaks corresponding to the anatase and rutile structure phases of TiO₂. Optical absorption studies reveal that the absorption edge shifts towards longer wavelength (red shift) with increase of annealing temperature.     

Microstructure and optical absorption of Au-MgF2 nanoparticle cermet films

The microstructure and optical absorption of Au-MgF2 nanoparticle cermet films with different Au contents are studied. The microstructural analysis shows that the films are mainly composed of the amorphous MgF2 matrix with embedded fcc Au nanoparticles with a mean size of 9.8-21.4nm. Spectral analysis suggests that the surface plasma resonance （SPR） absorption peak of Au particles appears at λ=492-537nm. With increasing Au content, absorption peak intensity increases, profile narrows and location redshifts. Theoretical absorption spectra are calculated based on Maxwell-Garnett theory and compared with experimental spectra.     

Ag离子注入非晶SiO2的光学吸收、拉曼谱和透射电镜研究

能量为200keV的Ag离子，以1×10¹⁶，5×10¹⁶，1×10¹⁷ cm^-2的剂量分别注入到非晶SiO₂玻璃，光学吸收谱显示：注入剂量为1×10¹⁶ cm^-2的样品的光吸收谱为洛伦兹曲线，与Mie理论模拟的曲线形状一致；注入剂量较大的5×10¹⁶，1×10¹⁷ cm^-2的谱线共振吸收增强，峰位红移并出现伴峰. 透射电镜观察分析表明，注入剂量不同的样品中形成的纳米颗粒的大小、形状、分布都不同，注入剂量较大的还会产生明显的表面溅射效应，这些因素都会影响共振吸收的峰形、峰位和峰强. 当注入剂量达到1×10¹⁷ cm^-2时，Ag纳米颗粒内部可能还形成了杂质团簇. 关键词： 离子注入 纳米颗粒 共振吸收 红移     

Microfabrication of gold dots in SiO2/TiO2 glass films by two-photon absorption

Photogeneration of Au nanoparticles in SiO₂/TiO₂ glass films was carried out by two-photon absorption with a femtosecond pulse laser. Exquisite microdot-arrays of Au with micrometer spatial resolution were achieved by scanning of the focused laser beam. These structures were constructed in SiO₂/TiO₂ glass films by a sol–gel method. The sol–gel method demonstrated that Au dots microarray are fabricated at any position by two-photon absorption in the glass. The results show the utility of a two-photon absorption technique in the fabrication of complicated patterns with metal particles.     

高能球磨条件下TiO2相变的实验研究

 采用高能球磨法处理二氧化钛（TiO₂）与双氰胺粉末混合物,对不同球磨时间和球磨转速条件下TiO₂的相变进行了研究。利用X射线衍射仪对回收产物的相组成进行表征。结果表明,在700 r/min的高速球磨条件下,TiO₂发生了由锐钛矿相向金红石相和Srilankite高压相的转变,随着球磨时间的增加,Srilankite高压相和金红石相的含量逐步增加并逐渐趋于平衡;进一步提高球磨转速至1 000 r/min,锐钛矿相向Srilankite高压相的转变占主导,更易于形成Srilankite高压相,Srilankite高压相的质量分数可增加至47.8%。     

电场热处理条件下TiO2薄膜的晶化行为研究

利用溶胶-凝胶法和电场热处理工艺在玻璃表面制备出一层TiO₂薄膜，采用DTA ，Raman光 谱，XRD和AFM等测试手段分析了TiO₂薄膜在电场热处理过程中的晶化行为.然后 在理论上 分析了外电场对TiO₂薄膜热处理过程的影响，提出了通过引入外电场促进TiO2薄膜从无 定形到锐钛矿的相转变的方法.通过甲基橙水溶液的光催化降解实验表明：在520℃电场热处 理条件下的TiO₂薄膜的光催化效率高于未引入电场热处理的TiO₂薄 膜. 关键词： 薄膜 晶化 电场 2')" href="#">TiO₂     

Cu-Ag协同表面改性TiO_2的第一性原理研究

因在温室气体的降解中扮演重要的角色,通过改性来提高二氧化钛的光催化性能的相关研究备受关注.由于催化反应主要发生在材料表面,因此对材料表面的改性研究尤为重要.本文采用第一性原理方法计算了金属Ag,Cu单掺杂及协同掺杂TiO_2(001)和(101)表面不同位置,通过形成能的比较获得了最稳定的晶体结构.通过对能带及态密度的对比得出:离子掺杂(001)表面所形成的活性基团的氧化性较(101)面更强,利于光催化氧化性能的提升;表面协同掺杂较单掺杂具有更强的光响应效率,与前人的实验结果符合较好.     

Composite SiO2/TiO2 and amine polymer/TiO2 nanoparticles produced using plasma-enhanced chemical vapor deposition

Plasma-enhanced chemical vapor deposition was used to conformally coat commercial TiO₂ nanoparticles to create nanocomposite materials. Hexamethyldisiloxane (HMDSO)/O₂ plasmas were used to deposit SiO₂ or SiO_xC_yH_z films, depending on the oxidant concentration; and hexylamine (HexAm) plasmas were used to deposit amorphous amine-containing polymeric films on the TiO₂ nanoparticles. The composite materials were analyzed using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). These analyses reveal film composition on the nanoparticles was virtually identical to that deposited on flat substrates and that the films deposit a conformal coating on the nanoparticles. The performance of the nanocomposite materials was evaluated using UV-vis spectroscopy to determine the dispersion characteristics of both SiO_x and HexAm coated TiO₂ materials. Notably, the coated materials stay suspended longer in distilled water than the uncoated materials for all deposited films.     

Surface-modified antibacterial TiO2/Ag nanoparticles: Preparation and properties

Studies were performed on surface modification of antibacterial TiO₂/Ag⁺ nanoparticles by grafting γ-aminopropyltriethoxysilane (APS). The interfacial structure of the modified particles was characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy and thermogravimetric analysis. The thickness of the surface layer was determined by using Auger electron spectroscopy (AES). The results show that APS is chemically bonded to the surface of antibacterial TiO₂/Ag⁺ nanoparticles. Furthermore, the modified particles were mixed in PVC to prepare composites whose antibacterial property was investigated. The results suggest that surface modification has no negative effect on antibacterial activity of TiO₂/Ag⁺ nanoparticles and PVC-TiO₂/Ag⁺ composites exhibits good antibacterial property.