人造金刚石/金属包膜界面差异性研究进展

在高温高压条件下,利用过渡族金属触媒合成金刚石单晶时,金刚石单晶表面的金属包膜在不同的生长界面上呈现不同形貌花样,揭示其本质对研究金刚石单晶的合成机理具有重要意义.本文从金属包膜不同界面间在形貌、成分、组织结构等方面的差异性出发,阐述了近年来人造金刚石单晶生长机理的研究现状,同时又提及余氏理论和程氏理论在金属包膜界面研究中的应用.并在此基础上提出今后的研究方向.     

人造金刚石单晶生长机理的金属包膜研究进展

在高温高压条件下,利用触媒合金合成金刚石单晶过程中,包覆着金刚石单晶的金属薄膜起着极其重要的作用,揭示其本质对解释金刚石合成机理有着重要的意义.本文从金属包膜的形貌、成份、组织结构以及余氏理论和程氏理论在金属包膜研究中的应用等方面阐述了人造金刚石生长机理的研究现状.在此基础上提出了今后的研究方向.     

气相法制备ZnO纳米线及其阵列的生长机制

半导体纳米线和纳米棒及其阵列是具有强量子限制效应的一维纳米结构,它们所具有的新颖光学、电学、磁学和力学性质,使其在发光器件、场效应器件、存储器件和传感器件及其集成技术中具有潜在的应用.本文以生长机制为主线,简要介绍了气相法,即采用金属催化剂的气-液-固(VLS)法和不采用金属催化剂的气-固(VS)法,在ZnO纳米线及其阵列结构制备中的应用,评论了近3～5年内它们在这一领域研究中取得的研究进展.讨论了目前存在的问题,并预测了今后的发展趋势.     

金属组分负载量对复合催化剂湿式氧化性能的影响

采用浸渍法制备Cu-Fe-Pt-La/γ-Al2O3催化剂,通过催化湿式氧化法处理垃圾渗滤液,以COD去除率、浊度去除率和反应后垃圾液中金属溶出量为指标,评估催化剂金属组分负载量对其活性和稳定性的影响,并对催化剂结构进行表征.结果表明,催化剂的活性和金属溶出量均随着负载量的增大而增加,0.7 mol/L为适宜的金属组分负载量,此催化剂属于介孔结构,表面颗粒分布均匀,且在循环应用中活性稳定.     

复合材料及其技术在工具研制中的应用

本文报道了复合材料技术在工具制备中的应用.探讨了固态热压法制备金属基金刚石复合材料的成型方法,并研究了工具实际使用过程中金属基胎体与金刚石之间,工具本身与被加工对象以及加工设备和使用者之间的关系.     

过渡金属硒化物作为染料敏化太阳能电池对电极催化性能的影响

探索和开发廉价替代铂对电极催化材料已经成为染料敏化太阳能电池(DSCs)研究的热点.人们已经证明过渡金属硒化物(TMSes)是一种很有发展潜力的非铂对电极催化材料而在DSCs体系中得以应用.然而目前对过渡金属硒化物作为对电极催化材料在DSCs中的研究尚不够深入,同时对硒化物材料还缺乏系统的研究.利用热溶剂法合成了两种过渡金属硒化物Cr5.6Se8和HfSe3并用作高效DSCs对电极催化材料.电化学测试结果表明这两种硒化物对I-3/I-电对的还原反应具有良好的催化活性,组装的器件能量转换效率分别为7.27;和7.52;,与Pt相应器件的性能相当.这一结果进一步证实了硒化物作为对电极材料的可行性,为新型硒化物对电极的研究提供基础.     

二维层状金属碘化物的制备及光电磁器件的应用进展

二维金属碘化物,呈现范德瓦耳斯层状堆垛结构,平均原子序数大,具有合适的能带间隙、强的磁电耦合效应,是一种新型的光电探测材料,能被用于制备高能射线探测器,且一些磁性二维金属碘化物能被用于磁电器件。由于其在光电磁器件方面的潜在应用,近期成为了低维材料研究的热点。并且在材料制备方面,层状金属碘化物一般熔点较低,制备条件温和简单,可用于二维层状材料生长机理的研究。本文首先介绍了层状金属碘化物的结构、性质,然后着重阐述了二维层状金属碘化物的制备方法,最后讨论了层状金属碘化物在光电磁器件方面的应用。期望读者对二维层状金属碘化物有更深入的了解,更好地推动二维层状金属碘化物的应用。     

离子热法合成磷酸盐微孔材料研究进展

离子液体具有传统溶剂无法取代的优良性能,其在制备无机微孔材料等领域显示出广阔的应用前景.近年来,采用离子液体或低共熔混合物作为反应溶剂的离子热合成发展迅猛.本文对离子液体进行了较系统的介绍,就离子热法合成磷酸铝、金属取代磷酸铝、过渡金属磷酸盐微孔材料的研究进展进行了综述,并对离子热法合成其他微孔材料及离子热合成面临的挑战做出了展望.     

金属纳米薄膜对大孔径光子晶体光纤传感特性的影响

基于全矢量有限元法研究了金属纳米薄膜对大孔径光子晶体光纤(PCF)传感特性的影响.针对所设计的大孔径PCF传感模型,数值模拟了PCF材料中金属纳米薄膜厚度不同以及不均匀时所表现的吸收特性:当金属纳米薄膜的厚度为均匀的30 nm和40nm时,分别在0.535 μm和0.565 μm处出现非常明显的吸收峰,且HEX11和HEy11两个模式完美简并;当有一个空气孔中的金属纳米薄膜厚度为30 nm,其他空气孔中的金属纳米薄膜厚度为40nm时,HEx11和HEy11模式的损耗曲线明显不简并,能够表现出两种金属纳米薄膜厚度的吸收特性;模拟计算了所设计传感器不同测量方法所表达的灵敏度与分辨率.研究结果为PCF传感器中金属纳米镀膜的实际操作和使用提供了理论依据.     

镍磷对陶瓷-金属结合剂性能与结构的影响

采用化学镀镍包覆陶瓷结合剂粉体的方法制备陶瓷-金属结合剂.结合强度测试仪、XRD、SEM等检测手段,研究了镍磷含量对陶瓷-金属结合剂性能与结构的影响.结果 表明:在镍磷含量20wt;的陶瓷-金属结合剂中,陶瓷熔融贯通一起成骨架,金属相与陶瓷相交错镶嵌紧密结合,陶瓷-金属结合剂具有较佳的力学性能,抗折强度和抗冲击强度分别为155.22 MPa和3.11 kJ/m2,相比陶瓷结合剂分别提高98.7;和87.3;;镍磷含量适当的陶瓷-金属结合剂磨具,既保留了陶瓷结合剂磨具的体系结构,又具有金属与陶瓷融合一体的结合剂性能,其各项性能得到改善.     

Ag2O/TiO2异质结的光催化活性及耐光腐蚀性研究

以钛酸丁酯、硝酸铋和硝酸银为原料,FTO为基底,采用水热法结合超声沉积法合成了Ag2 O/TiO2异质结光催化剂.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析测试手段对样品的形貌和结构进行了表征.结果表明,Ag2O/TiO2异质结是由直径约200 ～ 300 nm的TiO2纳米棒镶嵌着Ag2O纳米颗粒组成,与TiO2纳米棒阵列相比,Ag2O/TiO2异质结在可见光区有明显的光吸收.Ag2O/TiO2异质结的光催化效率明显提高.尤为重要的是,经光处理后,最终得到稳定的Ag-Ag2O/TiO2三元体系,并对Ag-Ag2 O/TiO2三元体系提高光催化稳定性和活性的机理进行了分析.     

“三明治”PbS纳米晶/rGO复合材料的制备及其对NH_3的室温气敏性能研究

采用一步溶液法制备"三明治"PbS纳米晶/rGO复合材料,通过X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜对样品的晶体结构和表面形貌进行表征,并制作旁热式气敏元器件,测试其气敏特性。研究结果表明在PbS纳米晶/rGO复合材料中,PbS纳米晶均匀负载在rGO片层上,且复合材料存在类似"三明治"的三维结构。该复合材料在室温下对NH_3具有良好检测能力,对1000 ppm NH_3的灵敏度达到3.45,与纯PbS纳米晶及rGO相比,气敏性能得到显著提升,其最低检测极限为1 ppm,且具有良好的氨气选择性。对"三明治"PbS纳米晶/rGO复合材料气敏机理进行分析认为,rGO加入起到载流子传输层的作用,三维结构增加气体扩散速度及吸附面积。三明治状PbS纳米晶/rGO复合材料因其特殊结构及优异的气敏性能,有望在气敏领域得到广泛应用。     

CeO2/TiO2异质结纳米花的制备及光催化性能研究

异质结催化剂以其优异的光电性能、光催化性能及在降解有机污染物上的实用性,吸引了广大研究者的注意.采用水热法,制备了CeO2/TiO2异质结纳米花,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、和紫外-可见光吸收(UV-vis)等分析手段对制备的样品形貌和结构进行表征,并以甲基橙为目标污染物,考察了样品的光催化性能,并且对光催化降解的机理进行了分析.我们发现,这种异质结构将其紫外-可见光吸收边由紫外光区域拓宽到可见光区域,从而提高光响应范围.研究表明CeO2/TiO2异质结纳米花表现了优异的催化活性,在60 min内降解了98;的甲基橙,这主要是源于其特殊的异质结构,能增强光催化活性.     

Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝染料的光催化降解行为研究

采用浸渍法制备Sm2O3掺杂TiO2的负载型光催化剂Sm2O3/TiO2,考察其在紫外可见光区对亚甲基蓝的光降解行为.利用XRD、N2吸附、SEM、TEM、XPS和ICP-OES等手段表征Sm2O3/TiO2样品,考察Sm2 O3掺杂量和亚甲基蓝浓度对亚甲基蓝紫外光降解活性的影响和催化剂Sm2O3/TiO2的催化稳定性.结果表明,Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的紫外光降解活性高于TiO2,这归因子掺杂Sm2O3引起TiO2的晶体缺陷.这种晶体缺陷作为光生电子和空穴的陷阱实现光生电子-空穴对的有效分离,从而提高Sm2O3/TiO2的光催化活性.Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的光降解活性随着Sm2O3掺杂量的增加先增大后减小,随着亚甲基蓝浓度的增大而减小.Sm2 O3掺杂量5.0wt;的Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝紫外光降解的7次循环实验未出现明显失活.     

磁控溅射（TiO2-ZnO）/TiO2梯度复合薄膜的制备及光致亲水性研究

采用磁控溅射离子镀设备制备了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜,通过TEM、AFM、Raman、XPS分析了复合薄膜的结构、形貌和表面羟基含量,以甲基橙作为有机降解物,研究了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜与普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜在光催化性能和光致亲水性能上的差异。结果表明:(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜具有以主体为TiO2-ZnO层、顶层为TiO2的梯度结构,且薄膜表面致密、粒径均匀(10～14 nm),光催化性和亲水性均优于普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜,且其光波响应范围红移至450 nm、表面羟基含量高达12.53%,同时梯度复合薄膜的抗光腐蚀性能良好,4 h以后其润湿角仍保持不变。     

Fe掺杂Mn/TiO2低温脱硝催化剂的催化性能研究

采用氧化沉淀-浸渍法制备了不同含量Fe掺杂的Fe-Mn/TiO2低温脱硝催化剂,考察了催化剂在80~180 ℃范围内的脱硝能力并通过XRD、BET、TG、H2-TPR、NH3-TPD等测试手段,对催化剂的物理化学性质进行了表征.实验结果表明,Fe的加入并没有改变Mn/TiO2的主要晶相,仍是锐钛矿型的TiO2,MnOx和FeOx均以非晶态结构高度分散于载体表面,而且Fe的加入可以有效地改善催化剂的微观形貌、比表面积及表面酸性位点,从而提高其低温脱硝性能.Fe掺量在Fe/Ti为0.10时催化剂具有最佳性能,在120 ℃时脱硝率可达90;以上.     

GaAs基底TiO2/SiO2减反射膜的反射率性能分析

本文设计并制备了适用于砷化镓(GaAs)多结太阳电池的TiO2/SiO2双层减反射膜,通过实测反射谱来验证了理论设计的正确性。利用编程分析了TiO2、SiO2单层膜的厚度及其折射率对双层膜系反射率的影响。结果显示,在短波范围(300～600 nm),TiO2膜厚对反射率的影响要大于SiO2,而SiO2折射率对反射率的影响比TiO2大;在中波范围(600～900 nm),随着单层膜的厚度和折射率的增加,双层膜系反射率存在一个最小值,变化趋势是先降低,而随后增加。同时,计算结果得到SiO2和TiO2的最优物理膜厚分别为78.61 nm和50.87 nm,此时在短波段中心波长λ1=450 nm处最小反射率为0.0034%,在中波段中心波长λ2=750 nm处最小反射率为0.495%。采用电子束蒸发法在GaAs基底上淀积TiO2/SiO2双层膜,厚度分别为78 nm和50 nm。实测短波和中波相应的反射率极小值分别为0.37%和2.95%,与理论结果吻合较好。     

UV-vis辐照下H2Fe2Ti3O10/TiO2插层材料光催化活性的研究

在高压汞灯辐照下,通过插入反应将H2Fe2Ti3O10与n-C3H7NH2/C2H5OH和TiO2溶胶制备出H2Fe2Ti3O10/TiO2插层复合物.插入TiO2的层状钙钛矿化合物H2Fe2Ti3O10在UV-vis辐照下表现出高活性.实验结果表明H2Fe2Ti3O10/TiO2作为光催化剂在可见光(λ＞420nm)下辐照24h,降解甲基橙的速率为59.0;.与相同条件下降解率只有24;的商用光催化剂TiO2(Degussa P-25)相比,H2Fe2Ti3O10/TiO2表现出了更高的光催化活性.     

SnO2/氮掺杂石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

采用温和的水热法在氧化石墨烯(GO)片层上原位生长纳米SnO2颗粒, 通过氨水调节体系pH值并对石墨烯进行掺氮,成功制备出了SnO2/氮掺杂石墨烯(N-rGO)和SnO2/石墨烯(rGO)纳米复合材料,并对它的电池和电催化性能进行研究.XRD和SEM等分析结果表明,SnO2颗粒均匀地分布在N-rGO和rGO表面,粒径分别为50 nm和100 nm左右.进一步的TEM结果表明,SnO2颗粒是由更细小的粒径为5~7 nm SnO2颗粒所组成的二次团聚体.半电池性能测试结果表明:在100 mA/g电流密度下,SnO2/N-rGO和SnO2/rGO的可逆容量分别为901 mAh/g、756 mAh/g,比同等条件下纯的纳米SnO2高6.0和4.9倍;在2 A/g的高电流密度放电情况下, SnO2/N-rGO和SnO2/rGO的放电比容量分别可以达到619 mAh/g和511 mAh/g,表现出优异的倍率性能.电催化性能测试表明:SnO2/N-rGO的催化活性要高于SnO2/rGO,催化氧还原反应(ORR)主要按照四电子转移过程进行,为非铂催化剂的研究提供了一个新的思路.     

退火处理对碳氮改性TiO2光催化性能的影响

以偏钛酸和三聚氰胺为原料,在空气氛围下700℃煅烧退火制备C-N改性TiO₂光催化剂.利用XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-Vis、BET等手段对改性前后的样品进行表征分析.分析结果显示,改性样品为大比表面积、多孔隙锐钛矿晶型TiO₂材料,TiO₂晶格中部分O被N取代,表面吸附酰胺化合物.与纯TiO₂相比,C-N/TiO₂对NO的催化氧化效率大幅度提高.其中C-N/TiO₂-2对NO的催化氧化率达到69。