Cr,Ag共掺杂ZnS纳米材料的制备及其对活性染料的吸附性能

通过水热法制备了纤锌矿ZnS∶Cr,Ag共掺杂纳米材料,考察了不同反应时间以及不同Cr和Ag掺杂比例对ZnS纳米材料光学性能的影响。分别采用荧光分光光度计、红外光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Cr和Ag共掺杂ZnS纳米材料的光学性能和结构等进行了表征,探讨了ZnS∶Cr, Ag共掺杂纳米材料分别对甲基紫(MV)、丁基罗丹明B(BRB),四氯四溴荧光素(TCTBF)以及曙红B(EB)四种活性染料的吸附性能。结果表明,Cr3+和Ag+取代和嵌入到了Zn2+的位置,掺入到了ZnS的晶格中。由光学表征和扫描电镜(SEM)发现,掺杂后ZnS纳米材料的光学性能和形貌发生了改变。掺入Cr和Ag后,使得Zn纳米材料的荧光强度降低,且其形貌较规则,表面蓬松,呈绒球形状。当反应时间为12 h,Cr和Ag掺杂比例分别为1%时,掺杂ZnS纳米材料的形貌和光学性能最佳。运用N₂等温吸脱附分析技术计算了Cr和Ag共掺杂ZnS材料的比表面积和孔径分布,将其用于对MV,BRB,TCTBF以及EB四种活性染料的吸附研究,并分别从吸附时间、温度、pH值等因素考察了掺杂ZnS对几种活性染料吸附性能的影响,得出了Cr和Ag共掺杂ZnS材料在pH 7,室温下,分别经9,11,9和9 h吸附时间后对四种活性染料的吸附效果达到最佳。     

ZnS掺Ag与Zn空位缺陷的电子结构和光学性质

本文基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,对ZnS闪锌矿结构本体、掺入p型杂质Ag和Zn空位超晶胞进行结构优化处理. 计算了三种体系下ZnS材料的电子结构和光学性质,并从理论上给出了p型ZnS难以形成的原因. 详细分析了其平衡晶格常数、能带结构、电子态密度分布和光学性质.结果表明:在Ag掺杂与Zn空位ZnS体系中,由于缺陷能级的引入,禁带宽度有所减小,在可见光区电子跃迁明显增强. 关键词： 硫化锌 缺陷 电子结构 光学性质     

Cr~(2+):ZnS和Fe~(2+):ZnS光谱特性的比较研究

基于密度泛函理论和投影平面波方法,采用第一性原理对比分析了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的电子结构和光学性能。晶体中二价掺杂离子的态密度、能带结构和几何优化由广义梯度近似的PBE描述。Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的近中红外光谱表明,特征吸收来自于局域激发的d和p-d杂化轨道之间的跃迁,Fe2+:ZnS的中心跃迁能量比Cr2+:ZnS的要低,红移0.34eV;分别制备了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS晶体,并测得了Cr2+:ZnS和Fe2+:ZnS的吸收光谱,证实了Fe2+:ZnS的特征吸收峰较Cr2+:ZnS红移0.34eV。     

Er/Li离子共掺ZnS量子点的水相法合成及性能

水相法合成Er/Li离子共掺ZnS量子点,并对其进行结构表征、形貌观察和荧光性能分析.结果表明:水相法合成的闪锌矿结构的Er/LiZnS量子点,形貌近似球形,粒度大小约为10nm.Er/Li∶ZnS量子点的发光峰为445nm和470nm,分别对应S空位缺陷发光和Zn空位发光,表明Er3+和Li+的掺杂对紫外-可见波段的荧光峰没有影响.     

ZnS掺Mn2+电子结构和光学性质的第一性原理计算

在广义梯度近似下,利用平面波赝势对ZnS(闪锌矿, F-43m)和Mn2+掺杂的ZnS超晶胞的电子态密度、原子间电子云重叠布局数和光学性质等进行了自恰计算。自旋极化的计算结果显示,掺入Mn2+离子后态密度整体向低能方向移动,在禁带中出现了由Mn 3d、Zn3d与S 3p组成的新态。电子云重叠布局分析了掺杂前后价键性质的变化,解释了磁性离子Mn2+导致Zn和S出现不对称的自旋向上和自旋向下态的机理。复介电系数谱图向高能方向迁移,并且在0到2.7eV范围内出现一个新的尖峰,利用晶体场理论和态密度,对改介电峰进行了指认,为研究此类材料光学性质提供了一定理论依据。     

S、Cr共掺杂TiO2纳米材料的固相合成及其可见光降解性能

采用固相反应法分别合成了铬掺杂二氧化钛(Cr-TiO2)及硫和铬共掺杂二氧化钛(S-Cr-TiO2)纳米材料.并用XRD、SEM、UV-Vis、XPS、N2吸附等技术对材料进行了物相结构表征,同时研究了材料对水溶苯胺蓝的可见光降解性能.结果表明,在S-Cr-TiO2纳米材料中,硫以阳离子S6+进入二氧化钛晶格或晶格间隙...     

ZnS:Mn纳米晶的制备及其发光性能研究

以C19H42BrN为表面活性剂,采用水热法合成了ZnS:Mn纳米晶,分别利用XRD、TEM、荧光光谱仪对其物相、形貌及光学性能进行了研究。结果表明:ZnS:Mn纳米晶为闪锌矿ZnS结构,颗粒近似球形,平均粒径为4～8 nm。荧光光谱显示,ZnS:Mn纳米晶的荧光发射峰强度随着Mn2+掺杂浓度和表面活性剂含量的增加而逐渐增强。     

掺Fe~(3+)对载Ag纳米TiO_2光催化性能的改良

为研究掺杂不同mol分数的Ag+,Fe3+对TiO2薄膜光催化性能的影响,采用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂不同质量分数的Ag+,Fe3+及其共掺杂的纳米TiO2光催化杀菌膜。以大肠杆菌为光催化抗菌的反应模型,对TiO2薄膜光催化性能进行了评价。进而采用XRD,Uv-Vis对复合掺杂薄膜的特性进行了测试,以分析Ag+,Fe3+对影响TiO2薄膜的光催化杀菌性能的内在机理。结果表明:在荧光灯照射下,以Ag+,Fe3+各自最佳掺杂量Ag/Ti+=0.05%,Fe/Ti=0.1%,共同掺入TiO2中时,共掺杂杀菌率最高,并且共掺杂有良好的光催化分解能力。所得TiO2晶型基本为锐钛矿型,通过Uv-Vis可以看出共掺杂在可见光区具有良好的吸收性能。Fe3+是由于拓展了TiO2的吸收范围,而Ag+是由于正离子有效地抑制光生电子空穴的复合,它们二者共同合作从而提高了TiO2薄膜的光催化性能。共掺杂相对于单掺杂有着更优异的性能,是进一步的研究方向。     

Ti和Al共掺杂ZnS的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理研究Ti和Al单掺杂和(Ti,Al)共掺杂ZnS的能带结构、电子态密度分布、介电函数、光学吸收系数,分析了掺杂后电子结构与光学性质的变化.计算结果表明:掺杂后禁带中引入了新的杂质能级,费米能级进入导带.掺杂改变了ZnS晶体的导电特性,使它表现出金属特性,导电性能增强;与纯净ZnS相比,Ti单掺杂和(Ti,Al)共掺杂ZnS的吸收边均出现明显的红移,且在1.79eV左右出现了一个新峰;而Al单掺杂ZnS的吸收边则发生明显的蓝移,且不产生新的吸收峰.     

铬银氧共掺n型，p型特性氮化硼纳米管第一性原理研究

基于第一性原理的平面波超软赝势法对(6, 0)单壁氮化硼纳米管、Cr掺杂、Ag掺杂、以及Cr-O共掺纳米管进行电子结构和光学性质的计算。结果表明：Cr掺杂和Cr-O共掺体系相比于本征体系的带隙值均减小,掺杂体系的导带底穿过费米能级从而实现了氮化硼纳米管的n型掺杂。Ag掺杂实现了纳米管的p型掺杂。本征氮化硼纳米管、Ag掺杂、Cr掺杂、以及Cr-O共掺纳米管的静态介电常数分别为1.17、1.61、1.32和1.48,相对于本征体系静介电性能有所提高。     

铬,银掺杂和铬氧共掺杂n型,p型氮化硼纳米管第一性原理研究

基于第一性原理的平面波超软赝势法对(6, 0)单壁氮化硼纳米管、Cr掺杂、Ag掺杂、以及Cr-O共掺纳米管进行电子结构和光学性质的计算.结果表明:Cr掺杂和Cr-O共掺体系相比于本征体系的带隙值均减小,掺杂体系的导带底穿过费米能级从而实现了氮化硼纳米管的n型掺杂. Ag掺杂实现了纳米管的p型掺杂.本征氮化硼纳米管、Ag掺杂、Cr掺杂、以及Cr-O共掺纳米管的静态介电常数分别为1.17、1.61、1.32和1.48,相对于本征体系静介电性能有所提高.     

Mn2+、N2-共掺杂Zn2GeO4晶体电子结构和光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对本征Zn2GeO4,Mn2+掺杂Zn2GeO4,Mn2+/N2-共掺杂Zn2GeO4超晶胞进行了几何结构优化,计算了掺杂前后体系的晶格常数、能带结构、态密度和光学性质。结果表明,Mn离子掺入后,Mn离子3d轨道与O离子2p轨道之间有强烈的轨道杂化效应,掺杂系统不稳定,而Mn/N离子共掺后,Mn离子和N离子之间的吸引作用克服了Mn离子之间的排斥作用,能够明显地提高掺杂浓度和体系的稳定性。光学性质计算结果表明,Mn离子与N离子共掺杂能改善Zn2GeO4电子在低能区的光学跃迁特性,增强电子在可见光区的光学跃迁;吸收谱计算结果显示,Mn离子与N离子掺入后体系对低频电磁波吸收增加。     

ZnS∶Zn,Pb宽带蓝色发光和发光机制

用固相反应法制备了一系列ZnS∶Zn,Pb荧光粉.改变不同的灼烧温度和激活剂的掺杂量,通过对灼烧后荧光粉进行光谱分析,我们发现Pb2+在ZnS基质中的发光与制备条件有关:灼烧温度为800～950℃时,能得到Pb2+在ZnS基质中的蓝色发光.测量了其光致发射光谱、激发光谱,以及灼烧后荧光粉的成分.研究了阴极射线下ZnS∶Zn,Pb荧光粉的相对发光亮度与荧光粉电压的关系,ZnS∶Zn,Pb的相对亮度比ZnS∶Ag,Cl的高,比ZnS∶Zn更高.研究了发光衰减时间与温度的关系,得到了ZnS∶Zn,Pb的蓝色发光可能来源于Pb2+的D波段发射的结论.并对其发光机制进行了一些探讨.这种新型蓝粉可应用于VFD和FED等低压显示屏.     

掺银氧化锌纳米棒的水热法制备研究

利用水热法在直流磁控溅射制备的掺铝氧化锌 (AZO) 种子层上制备了不同形貌和光学性能的掺银ZnO纳米棒, 并采用XRD、扫描电镜、透射谱、光发射谱和EDS谱详细研究了Ag离子与Zn离子的摩尔百分比 (R_Ag/Zn) 及AZO种子层对掺银ZnO纳米棒的结构和光学性质的影响. 随着R_Ag/Zn的增加, 掺银ZnO 纳米棒的微结构和光学性质的变化与银掺杂诱导的纳米棒的端面尺寸变化有关. 平均端面尺寸的变化归结于种子层颗粒大小和颗粒数密度不同导致掺入的Ag离子的相对比例不同. 溅射15 min的AZO种子层上生长的ZnO纳米棒由于缺陷增多导致在可见光区的发光峰明显强于溅射10 min 的AZO种子层上、相同R_Ag/Zn 条件下生长的ZnO纳米棒. Ag掺杂产生的点缺陷增多导致可见光区PL波包较宽. 纯ZnO纳米棒的微结构与种子层厚度导致的结晶度和颗粒大小有关. 关键词： ZnO纳米棒 水热法 Ag掺杂 直流磁控溅射     

过渡金属TM(V,Cr,Mn)掺杂ZnS的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法,对过渡金属V、Cr、Mn 掺杂ZnS的超晶胞体系进行了几何结构优化,计算了晶格常数、电子结构与磁学性质。研究结果表明：掺入V,Cr后,ZnS表现出明显的半金属性,而掺入Mn后,半金属性不明显;掺入过渡金属TM(V,Cr,Mn)后系统产生的磁矩主要有杂质的3d态电子贡献,且磁矩的大小与过渡金属的电子排布有关。     

过渡金属TM(V,Cr,Mn)掺杂ZnS的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法,对过渡金属V、Cr、Mn掺杂ZnS的超晶胞体系进行了几何结构优化,计算了晶格常数、电子结构与磁学性质.研究结果表明:掺入V,Cr后,ZnS表现出明显的半金属性,而掺入Mn后,半金属性不明显;掺入过渡金属TM(V,Cr,Mn)后系统产生的磁矩主要有杂质的3d态电子贡献,且磁矩的大小与过渡金属的电子排布有关.     

Ag-Cr共掺LiZnP新型稀磁半导体的光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,对纯Li Zn P, Ag/Cr单掺和Ag-Cr共掺Li Zn P新型稀磁半导体进行了结构优化,计算并分析了掺杂体系的电子结构、磁性、形成能、差分电荷密度和光学性质.结果表明:非磁性元素Ag单掺后,材料表现为金属顺磁性;磁性元素Cr单掺后, sp-d杂化使态密度峰出现劈裂,体系变成金属铁磁性;而Ag-Cr共掺后,其性质与Ag和Cr单掺完全不同,变为半金属铁磁性,带隙值略微减小,导电能力增强,同时形成能降低,原子间的相互作用和键强度增强,晶胞的稳定性增强.通过比较光学性质发现,掺杂体系的介电函数虚部和光吸收谱在低能区均出现新的峰值,且当Ag-Cr共掺时介电峰峰值最高,同时复折射率函数在低能区发生明显变化,吸收边向低能方向延展,体系对低频电磁波吸收加强.     

微波合成的纳米球形CaS∶Ag+荧光体的荧光光谱

在微波场作用下 ,快速合成了CaS∶Ag+荧光体 ,用X射线粉末衍射 (XRD)分析证实了它们是立方晶相。测定了它们的激发光谱和发射光谱 ,发现其发射峰位于 372nm、45 0nm和 5 77nm ,分别是由A′gCa V2 +S 中心的Ag+离子、间隙Ag+离子、A′gCa的Ag+离子和CaS基质自激活产生的 ,随着Ag+的掺杂浓度和助熔剂的改变 ,Ag+离子的几个发光中心互相转化 ,荧光体发出不同颜色的荧光。用扫描电镜 (SEM)观察了它们的晶体形貌和尺寸大小 ,结果表明CaS∶Ag+荧光体的晶体形貌都是球形的 ,但其粒径和晶体的分散性受Ag+的掺杂浓度和助熔剂的影响 ,出现了纳米晶 ( 7～ 10 0nm)和亚微米晶 ( 12 5～ 30 0nm)。     

F,Al共掺杂ZnO透明导电薄膜的制备及掺杂机理研究

本文采用磁控溅射技术,对F和Al共掺杂ZnO (FAZO)薄膜进行研究,系统地研究了溅射气压对薄膜结构、形貌、光电等特性的影响.实验研究结果表明:F, Al共掺入并未改变ZnO的生长方式,所制备的薄膜都呈(002)择优生长;随着溅射气压增加, FAZO薄膜的沉积速率降低,结晶质量恶化,表面形貌由"弹坑状"逐渐变为"弹坑状"与"颗粒状"并存的形貌特性,表面粗糙度增加.在0.5 Pa时制备的FAZO薄膜性能最优,迁移率40.03 cm~2/(V·s),载流子浓度3.92×10~(20) cm~(–3),电阻率最低,为3.98×10~(–4) W·cm, 380—1200 nm平均透过率约90%.理论模拟结果表明:F和Al的共掺杂兼顾了F, Al单独掺杂的优点,克服了以往金属元素掺杂仅依靠金属元素轨道提供导电电子的不足,实现了既增加载流子浓度又减少了掺入原子各轨道间相互作用对载流子散射的影响.掺入的F 2p电子轨道对O 2p及Zn 4s电子轨道产生排斥,使它们分别下移,提供导电电子;同时掺入的Al的3s和3p电子轨道也为导电电子提供了贡献. F和Al共掺之后载流子浓度提升更加显著,导电性能增强.     

Ag,Zn掺杂对CdS电子结构和光学性质的影响

运用密度泛函平面波赝势方法和广义梯度近似, 对替代式掺杂Ag和Zn的闪锌矿CdS的超晶胞晶体结构、电子结构和光学性质进行了计算, 分析了其电子态分布与结构的关系,给出了掺杂前后CdS体系的介电函数和复折射率函数. 研究表明,掺有Ag的CdS晶体空穴浓度增大,会明显提高材料的电导率, 而Zn掺杂不改变CdS晶体载流子浓度; Ag, Zn掺杂体系光学带隙均变窄; 通过分析掺杂前后CdS晶体的介电函数和复折射率函数,解释了体系的发光机理. 关键词： 密度泛函理论 Ag,Zn掺杂CdS 电子结构 光学性质