Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米微球的制备及表征

为研究PVP含量对CZTS颗粒形貌以及分散性的影响,本文采用溶剂热法,以CuCl2·2H2O、Zn(Ac)2·2H2O、SnCl4·5H2O作金属源,硫脲作硫源,乙二醇为溶剂,在体系中加入不同含量的PVP,成功制备了CZTS微球。通过XRD、Raman、SEM、TEM、UVVis等方法检测分析CZTS纳米微球的物相、结构、形貌以及光学性能。结果表明:所得CZTS纳米颗粒具有锌黄锡矿结构;当体系中PVP含量为0.2 g时,颗粒分散性较好,制备的颗粒形貌为表面嵌有纳米薄片的微球,纳米片较在体系中加入0.1 g PVP更致密;光学带隙约为1.47 eV,与太阳能电池所需的最佳带隙接近。最后,对表面嵌有纳米薄片的CZTS微球可能的形成机理进行了推测。     

Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米微球的制备及表征

为研究PVP含量对CZTS颗粒形貌以及分散性的影响,本文采用溶剂热法,以CuCl₂·2H₂O、Zn(Ac)₂·2H₂O、SnCl₄·5H₂O作金属源,硫脲作硫源,乙二醇为溶剂,在体系中加入不同含量的PVP,成功制备了CZTS微球。通过XRD、Raman、SEM、TEM、UV-Vis等方法检测分析CZTS纳米微球的物相、结构、形貌以及光学性能。结果表明:所得CZTS纳米颗粒具有锌黄锡矿结构;当体系中PVP含量为0.2g时,颗粒分散性较好,制备的颗粒形貌为表面嵌有纳米薄片的微球,纳米片较在体系中加入0.1gPVP更致密;光学带隙约为1.47eV,与太阳能电池所需的最佳带隙接近。最后,对表面嵌有纳米薄片的CZTS微球可能的形成机理进行了推测。     

溶剂热法制备球状Cu2ZnSnS4纳米晶及其表征

通过简单的溶剂热法合成了锌黄锡矿结构的Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶,使用L-半胱氨酸作硫源和络合剂,以金属氯化物作前驱体,在180°C下反应16h成功获得了CZTS微球.使用X射线衍射(XRD)仪,场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散谱(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、多功能X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计对产物的物相、结构、形貌及光学性能进行表征.结果表明:所得的产物为纯相锌黄锡矿结构的CZTS纳米颗粒,CZTS微球直径为400-800nm,并可观察到微球是由大量厚度约20nm的纳米片构成;将CZTS颗粒均匀分散在异丙醇中,测试后估算其禁带宽度约1.58eV,与薄膜太阳能电池所需的最佳禁带宽度相近.并对其形成机理进行了初步探讨.     

Fe(Ⅲ)掺杂Nb2O5微纳球的水热合成及其电化学性能

采用一步水热法合成Nb_2O_5和Fe(Ⅲ)掺杂的五氧化二铌微纳米球(Fe-Nb_2O_5),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等测试手段分别对其结构和形貌进行了表征。结果发现,所合成的Fe-Nb_2O_5和Nb_2O_5均为正交晶相,Nb_2O_5为尺寸分布在50~300 nm之间的形貌不规则颗粒,而Fe-Nb_2O_5是由约50 nm的一次颗粒自组装而成的直径约为1μm的均匀微纳米球,即具有多级结构,其有利于增大电极材料与电解液的接触界面。电化学测试结果表明,Fe-Nb_2O_5的循环稳定性和倍率性能得到明显改善,在50 m A·g~(-1)电流密度下,100次循环后放电容量仍保持在193.2 m Ah·g~(-1),即使在5 A·g~(-1)的电流密度下,容量仍可达到108.4 m Ah·g~(-1)。并分析了其性能改善的原因。     

以CuC2O4微球为模板可控合成一维CuC2O4/ZnO异质结构

以CuC2O4纳米微球为模板,通过水热法在120 ℃、1 h时成功合成了一维CuC2O4/ZnO异质结构。 采用热重分析（TGA）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、能量散射Ｘ射线谱（EDX）、透射电子显微镜(TEM)和Ｘ射线粉末衍射(XRD)等测试技术对产物的结构和形貌进行了表征。 结果表明,所得产物为一维CuC2O4/ZnO纳米棒束,长约1 μｍ,直径约500 nm。 每个棒束由许多纳米棒沿同一方向组装而成。 TEM照片和EDX光谱表明,CuC2O4和ZnO形成了均匀的异质结构。     

热诱导组装Ta2O5空心微球

在有机体系中电化学溶解钽得到有机前驱体钽醇盐,在30 mL电解液中加入6 mL H2O2和0.6 g阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),150℃溶剂热反应24 h,产物经过高温热处理后得到Ta2O5空心微球.研究表明:溶剂热反应得到无定型Ta2O5纳米颗粒,600 ℃热处理后得到由纳米颗粒组装成的无定型T2O5半球结构.经过进一步的900℃高温热处理导致这些相邻半球结构进一步组装为斜方晶系的Ta2O5微米级空心球(直径约2 μm),球壁厚度在150 nm左右,空心部分直径约为1.5μm,球壁是由更小的Ta2O5纳米空心球组成;而在相同条件下,采用油酸代替CTAB,得到粒径减小的Ta2O5纳米颗粒.同时探讨了高温热诱导组装多孔Ta2O5微米空心球的可能形成机理.     

Cu2ZnSnS4纳米晶的制备及其三阶非线性光学性能的研究

以乙酰丙酮铜、醋酸锌、二氯亚锡、油胺和硫粉为前驱体,采用one-pot法合成出了单分散的Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶.所得样品采用X射线粉末衍射仪(XRD),能量色散谱仪(EDS),透射电子显微镜(TEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),光电子能谱仪(XPS),紫外-可见光谱仪(UV-vis)和Z-扫描(Z-scan)技术对其结构组成、形貌、性能等进行了表征.结果表明:所获得的产物为四方相结构的六边形CZTS纳米颗粒,直径约为10 nm.计算出尺寸大小为10 nm,13 nm的纳米晶的三阶非线性光学折射率γ(-1.08×10-15,-9.08×10-17 m2·W-1),三阶非线性光学吸收系数β(6.5×10-9,3.69×10-11 m·W-1)以及三阶非线性光学极化率χ(3)(1.49×10-9,4.35×10-10 esu).并探讨了CZTS纳米晶可能的形成机理,及引起三阶光学非线性发生变化的原因。     

溶剂热法制备银纳米晶

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,利用乙二醇溶剂热法成功制备了银纳米颗粒;利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和晶体结构,并考察了溶剂组成等因素对银纳米颗粒形貌的影响.研究结果表明所得银纳米晶粒径均一,直径约为90nm;增大PVP的加入量会降低产物的粒径,溶剂中水的引入会影响银纳米晶的形貌.     

3D ZnIn2S4微球/1D TiO2纳米带异质结构的光催化降解和还原性能

首先采用溶剂热法和高温煅烧法制备1D TiO₂纳米带,其次利用溶剂热法将1D TiO₂纳米带均匀地穿插到片层结构组装而成的3D ZnIn₂S₄微球中,所形成的异质结构能有效抑制光生电子-空穴的复合。二元ZnIn₂S₄微球/TiO₂纳米带复合光催化剂在高浓度染料罗丹明B(RhB)的光降解和Cr(VI)的光还原实验中表现出优异的性能。在模拟太阳光照射下,ZnIn₂S₄/TiO₂纳米带光催化降解RhB和还原Cr(VI)的效率相较于纯TiO₂颗粒(10%,22%)、TiO₂纳米带(45%,40%)、ZnIn₂S₄(62%,65%)、ZnIn₂S₄/TiO₂颗粒(90%,91%)分别提高至100%和100%。最后,通过紫外-可见...     

锂离子电池负极材料ZnMn2O4微米空心球的制备和电化学性能

通过溶剂热方法合成了ZnMn2O4微米空心球,并探讨了其形成机理。采用XRD,SEM,TEM等测试手段对产物的结构、形貌和组成进行了表征。实验结果表明,溶剂热反应条件如反应温度、反应介质对于产物的结构和形貌起着关键作用。在140℃,采用乙醇和水作为反应介质,反应6 h可以制备出直径约3μm的ZnMn2O4微米空心球;当以乙醇为溶剂,反应6 h可以得到团聚的尺寸约250 nm的ZnMn2O4纳米颗粒。将所制备的ZnMn2O4微米空心球/纳米颗粒组装成锂扣式模拟电池,考察其电化学脱嵌锂性能。电化学测试结果显示,与ZnMn2O4纳米颗粒相比,空心结构的ZnMn2O4微米球具有较高的初始放电容量(1335 mAh·g-1)和较好的倍率性能,有望作为锂离子电池的新型负极材料。     

简易模板剂法制备多级介孔TiO2微球及其在染料敏化太阳能电池中的性能

采用模板剂法一步合成分级结构的介孔TiO₂微球, 考察了烷基胺类模板剂中烷基链长度对介孔TiO₂微球合成及性能影响. 将其应用于染料敏化太阳能电池的光阳极半导体薄膜中, 得到了9.5%-10.1%的高能量转换效率. X射线衍射(XRD)、物理吸附仪(BET)、扫描电镜(SEM)等的分析结果表明: 分级结构介孔TiO₂微球的晶相为纯锐钛矿型; 介孔TiO₂微球表面粗糙, 的纳米粒子堆积形成, 使微球具有介孔性质和较适宜的比表面积. 介孔TiO₂微球堆积形成了利于物质扩散的通道并具有良好的光散射效果; 同时微球介孔粗糙表面保证了染料的大量吸附, 从而提高了电池的光电流. 通过电化学阻抗分析结果验证了分等级结构介孔TiO₂微球光阳极有利于电解液的传输和物质扩散的优异性能.     

花状铜锌锡硫纳米颗粒的溶剂热法制备和结构表征

以金属氯化物为金属源,硫脲为硫源,聚乙二醇和乙二醇为混合溶剂,采用溶剂热法一步合成了花状的铜锌锡硫纳米颗粒.利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜、能谱仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计分析了铜锌锡硫纳米颗粒的物相、结构、形貌及光学性能,并初步探讨了铜锌锡硫的生长机理.结果表明,所得到的铜锌锡硫纳米颗粒具有锌黄锡矿结构,直径在500～2 000nm范围内可调,其中花状的铜锌锡硫纳米颗粒由大量厚度约25nm的纳米片构成.所制备的铜锌锡硫纳米颗粒对可见光具有明显的吸收;利用外延法推算得到其禁带宽度约为1.5eV,与太阳能电池所需的最佳禁带宽度相近,显示其有望在新一代太阳能电池中得到应用和推广.     

BiOCl纳米片微球的制备及其形成机理

以乙二醇为溶剂,采用溶剂热法制备了BiOCl纳米片微球.BiOCl纳米片交织在一起,形成开放的微孔结构.不同条件下合成的BiOCl形貌分析表明,纳米片微球的形成是乙二醇辅助生长的过程:乙二醇的2个氧原子与1个或2个铋离子配位生成含铋多聚络合物.在溶剂热过程中,Bi3+离子催化乙二醇聚合脱水,生成的水分子反过来原位促进金...     

花瓣状微球MoS2/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

采用有利于二维层状结构形成的L-半胱氨酸作为硫源,钼酸钠作为钼源,制备聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）辅助水热合成花瓣状微球形貌的MoS₂/还原氧化石墨烯复合电极材料（PVP-MoS₂/RGO）. X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）证实,经过PVP的适量添加,MoS₂有序堆垛结构的片层数目明显减少. 扫描电子显微镜（SEM）显示,添加适量PVP的MoS₂/石墨烯材料具有分散性更好的花瓣状微球形貌. 上述的少层有序堆垛结构及复合材料的良好分散性缩短了MoS₂中锂离子的嵌入/脱出路径,使其具有更高的容量、循环稳定性和倍率性能.     

Nano Au/TiO2 hollow microsphere membranes for the improved sensitivity of detecting specific DNA sequences related to transgenes in transgenic plants

Gold nanoparticles (nano Au)/titanium dioxide (TiO₂) hollow microsphere membranes were prepared on the carbon paste electrode (CPE) for enhancing the sensitivity of DNA hybridization detection. The immobilization of nano Au and TiO₂ microsphere was investigated with cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The hybridization events were monitored with EIS using [Fe(CN)₆]^3−/4− as indicator. The sequence-specific DNA of the 35S promoter from cauliflower mosaic virus (CaMV35S) gene was detected with this DNA electrochemical sensor. The dynamic detection range was from 1.0×10⁻¹² to 1.0×10⁻⁸ mol/L DNA and a detection limit of 2.3×10⁻¹³ mol/L could be obtained. The polymerase chain reaction (PCR) amplification of the terminator of nopaline synthase (NOS) gene from the real sample of a kind of transgenic soybean was also satisfactorily detected. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 20635020 and 20375020), Doctoral Foundation of the Ministry of Education of China (Grant No. 20060426001) and Natural Science Foundation of Qingdao City (Grant No. 04-2-JZP-8)     

单分散SnO2中空微纳米球的制备和性质

模板法是制备无机中空微纳米球的重要方法之一. 本文以苯乙烯为单体, 通过乳液聚合得到粒径约为620 nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球. 以磺化后的聚苯乙烯(PSS)微球为模板, 利用阴阳离子静电吸附作用, 将PSS与前驱体SnSO₄中的Sn²⁺结合. 通过Sn²⁺在乙醇-水介质中的水解作用得到核-壳复合结构, 再经高温煅烧, 得到SnO₂中空微纳米球. 实验对前驱体的浓度、表面活性剂的用量、反应时间及模板选择等方面做了研究,通过扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、红外(IR) 光谱、热重分析(TGA)、H₂ 程序升温还原(H₂-TPR)、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积等技术深入探究SnO₂中空微纳米球的结构, 并对比中空SnO₂与实心粒子的氧化还原特性. BET和H₂-TPR显示将SnO₂制备成微纳米空心球后其比表面积增大, 表面氧空位明显增多, 氧化活性明显提高. 从IR 及XRD推断核-壳结构形成机理, 进而优化出简单合理的实验方案, 获得表面光滑、结构致密, 包覆厚度可控的SnO₂中空微纳米球.     

Synthesis of bimodal porous structured TiO2 microsphere with high photocatalytic activity for water treatment

In this work bimodal structured titanium dioxide (TiO₂) microsphere has been prepared from commercial TiO₂ powder and nano-sized titania gel via sol–gel spray-coating technique. Crystallization and transformation behavior of titania gel were investigated. The results revealed that the crystallization and transformation of anatase particles were substantially affected by the concentration of solvent and calcination temperature. Anatase crystallite size of 10 nm was obtained at mole ratio of solvent/precursor 50/1 and calcination temperature of 450 °C. The prepared nano-sized titania gel was embedded within the core (commercial TiO₂, P25) during the spraying process. The prepared TiO₂ microsphere was characterized using X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM), field emission electron microscope (FESEM) and micropore analysis. The photocatalytic activity was monitored by following the degradation of phenol with activity benchmarked against commercial P25 (Degussa). The increase of photocatalytic activity of TiO₂ microsphere was attributed to the nano-sized anatase crystallite which has been incorporated into the TiO₂ microsphere.     

具有双亲特性的水相哑铃型SiO2纳米粒子的制备

以纳米SiO2水溶胶为原料,3?氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3?氯丙基三乙氧基硅烷(CPTES)为改性剂,在水基环境下分别对SiO2纳米粒子进行改性,得到了具有亲水特性的APTES改性SiO2粒子和具有亲油特性的CPTES改性SiO2粒子水溶胶。2种粒子按不同比例混合,利用接枝在SiO2粒子表面氨基和氯丙基的取代反应,使得2种具有亲水/亲油特性的改性SiO2纳米粒子偶联,制备了粒径为40~50 nm的哑铃型SiO2纳米粒子。并通过透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT?IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及动态光散射(DLS)等方法对其进行了系统表征。结果表明,2种粒子成功偶联形成了具有哑铃型结构的水相SiO2纳米粒子,该粒子两面具有不同的亲水性,粒径近似等于APTES改性SiO2粒子和CPTES改性SiO2粒子的粒径之和。     

碳化钨/碳化二钨核壳结构纳米复合材料的制备及电化学性能

以偏钨酸铵为钨源, 铁黄(FeOOH)为载体, 将表面包覆法与原位还原碳化技术相结合, 制备出了具有核壳结构的碳化钨(WC)/碳化二钨(W₂C)纳米复合材料; 应用X射线衍射(XRD)分析、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量散射谱(EDS)等手段对不同阶段样品的晶相、形貌、微结构和化学组成等特征进行了表征. 结果表明, 负载体经煅烧后, 载体及包裹层的物相均发生了变化, 形貌也相应地发生了改变; 经盐酸处理及还原碳化后, 样品由WC和W₂C纳米颗粒构成, 并构成了以W₂C为壳, 以WC为核的典型核壳结构; 结合表征结果对核壳结构的形成机理进行了探讨. 采用三电极体系循环伏安法测试了样品在酸性、中性和碱性溶液中对甲醇的电催化氧化活性. 结果表明, 与颗粒状碳化钨和介孔空心球状碳化钨相比, 样品的电催化活性有了明显的提高. 这说明W₂C与WC构成核壳结构纳米复合材料后, 其电化学性能有了明显的提升, 核壳结构纳米复合材料是提高碳化钨催化材料活性的有效途径之一.     

Nano size crystals of goethite, α-FeOOH: Synthesis and thermal transformation

An aqueous suspension of amorphous iron(III) hydroxide was kept at room temperature (298 K) for 23 years. During this period of time the pH of the liquid phase changed from 4.3 to 2.85, and nano size crystals of goethite, α-FeOOH crystallised from the amorphous iron(III) hydroxide. Transmission electron microscopy (TEM) investigations, Mössbauer spectra, and powder X-ray diffraction using Co Kα radiation showed that the only iron containing crystalline phase present in the recovered product was α-FeOOH. The size of these nano particles range from 10 to 100 nm measured by TEM. The thermal decomposition of α-FeOOH was investigated by time-resolved in situ synchrotron radiation powder X-ray diffraction and the data showed that the sample of α-FeOOH transformed to α-Fe₂O₃ in the temperature range 444-584 K. A quantitative phase analysis shows the increase in scattered X-ray intensity from α-Fe₂O₃ to follow the decrease of intensity from α-FeOOH in agreement with the topotactic phase transition.