超细Si/SiOx纳米线和纳米花等离子体辅助生长及光致发光

采用等离子体辅助直流弧光放电技术,以Si粉和SiO2粉为反应原料,制备了不同形貌的超细Si/SiOx纳米线和纳米花.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散X射线光谱(EDS)对Si/SiOx纳米线的形貌和组分进行表征与分析.Si/SiOx纳米线紫外可见吸收光谱证实了样品的光学带隙为4.58 eV.Si/SiOx纳米线光致发光光谱(PL)表明其在305 nm、495 nm处有较强的发光峰,具有良好的发光性能.     

前驱体法制备氮氧化硅纳米线及其光学性能研究

在Ni催化剂的存在下,通过SiCl4的水解氨解反应并在1300℃氨气气氛中进行热氮化处理制得了无定形氮氧化硅纳米线.产物经X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量色散谱(EDS)和选区电子衍射(SAED)等表征手段进行分析,结果表明纳米线为无定形结构,直径为100～150nm.在波长为220nm的光激发下,产物的光致发光光谱(PL)在563nm和289nm处分别出现了一个强的绿光发光峰和一个弱的紫光发光峰.对纳米线的生长机理进行分析,表明纳米线的生长遵循气-液-固(VLS)机制控制模式.     

钒酸铜纳米线的制备及光吸收性能

以CuCl2和NH4VO3为原料,采用水热法制备了α-CuV2O6纳米线.采用X射线衍射(XRD)研究了所得α-CuV2O6纳米线的晶相特征,采用场发射扫描电镜(FE-SEM)及透射电镜(TEM)观察产物的微观形貌,利用X-射线能谱(EDS)及X-射线光电子能谱(XPS)对样品的组成进行了分析,并采用紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)测定了样品的光吸收性能.紫外-可见漫反射测试显示α-CuV2O6纳米线具有较宽的紫外-可见光吸收范围.     

热熔还原法制备超硬复合相氮化碳及其工艺探索

本文采用热熔还原法,以聚氯乙烯、氯化铵、氧化铁为原料制备复合超硬相氮化碳(α/β-C3 N4).采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征.在此基础上分析了不同温度和原料配比下合成复合相C3 N4的物相组成及形貌变化.结果表明样品形貌随着原料配比的不同在颗粒、棒状、纳米线之间转变.当C、N和Fe之间摩尔比为3:4:0.4时,所制备出的样品呈纳米线状,纳米线的直径约为15 nm,结晶性良好.而在其它配比下,只能获得棒状或颗粒状α/β复合相C3 N4.     

载Ag二氧化钛纳米线的制备及其光催化性能

利用水热合成法,制备出了二氧化钛纳米线,通过葡萄糖还原Ag(NH3)+2,在制备出的二氧化钛纳米线表面负载了 Ag纳米颗粒.利用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征.结果表明:该Ag/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能.测试了样品降解酸性红3R溶液的活性.结果表明,TiO2纳米线表面负载Ag纳米颗粒对提高其光催化性能具有积极的作用.     

不同生长方向的GaN纳米线的可控制备与性能表征

采用化学气相沉积法,通过改变催化剂和衬底,以Ga2 O3和GaN的混合粉末为镓源制备出了不同生长方向的GaN纳米线,制备的平躺于衬底的GaN纳米线的直径约为60 nm,长度为10 μm到30 μm之间.垂直于衬底的GaN纳米线阵列的直径约为300 nm,长度约为5μm.使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行了分析表征,结果表明所得样品为六方纤锌矿结构的GaN单晶纳米线.通过改变催化剂和衬底等生长条件,研究了衬底和催化剂对纳米线生长方向的影响,为以后的大量制备以及纳米器件的制作提供了依据.     

不同形貌氮化硅纳米结构的制备与表征

分别通过VLS和VS生长机制得到了Si3N4纳米线和纳米带.产物经X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征手段进行了分析.FTIR图谱表明它们在800～1100cm-1的波数范围内有一个宽的吸收带,这是Si-N键伸缩振动模式的典型吸收带.它们的室温光致发光图谱显示,在420nm左右都有一很强的发射带,表明其将在纳米光电器件中有潜在应用.另外,Si3N4纳米线发光峰与纳米带的发光相比有少许蓝移(蓝移约4nm),这可能和晶须尺寸的少许差别有关.至于纳米带的发光强度大于纳米线的原因,可能是纳米带的比表面积相对较大,有利于悬键的形成,从而导致材料结构内缺陷的浓度较大.     

氧化亚钴纳米线的水热法制备及光吸收性能研究

以CoCl2·6H2O和CO(NH2)2为原料,采用水热法低温合成CoO纳米线.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)和紫外-可见吸收光谱仪(UV-vis)对所得样品的结构、形貌和光吸收性能进行表征和测定.结果表明,所得样品由面心立方晶型CoO纳米线组成,纳米线的直径和长度分别约为150 nm和4.0 μm,且沿(111)晶面方向择优生长.紫外-可见吸收测试显示CoO纳米线具有较宽的紫外-可见光吸收范围,通过计算得出CoO纳米线光学带隙为2.70 eV.     

冰模板法制备反应结合多孔Si3N4/SiC复相陶瓷

以微米级SiC和Si粉为原料,采用冰模板法和氮化反应烧结法制备了孔道中修饰α-Si3N4、Si2N2O纳米线的β-Si3N4结合多孔SiC复相陶瓷.研究了反应烧结温度、SiC/Si比和固相含量对多孔陶瓷的物相结构、形貌、孔分布和压缩强度的影响.结果表明:多孔陶瓷具有层状定向通孔结构,孔隙率介于50; ～ 70;之间,孔径分布呈现双峰分布特点;当烧结温度达到1350℃以上时,在层状孔道中交织形成α-Si3N4和Si2N2O纳米线的网络结构.反应温度超过1450℃时,通过液态Si的氮化反应原位形成β-Si3N4结合相将SiC颗粒粘结起来;当浆料中Si含量由16wt;增加至33wt;时,多孔陶瓷的开气孔率从69.78;降至62.64;,而压缩强度由2.2 MPa提高到8.73 MPa;随着浆料固相体积含量从25;增加到45;,多孔陶瓷的气孔率从71.81;降至54.85;,同时压缩强度从4.99 MPa提高到24.16 MPa.     

结晶β-C3N4薄膜的制备和特性研究

用电子回旋共振等离子体化学汽相沉积(ECR CVD)法, 在单晶硅(100)衬底上沉积生长出了具有{221}结构特性的连续的结晶态β-C3N4薄膜.使用扫描电镜(SEM)观测了沉积薄膜的形态;采用X射线光电子光谱(XPS),X射线衍射(XRD)和拉曼散射表征薄膜的结构.研究表明,沉积结晶态β- C3N4薄膜具有{221}结构特性.     

不同碳硅比稻壳对原位制备多孔Si3N4陶瓷的影响

以不同C/SiO2的碳化稻壳为硅源、碳源和成孔剂,添加α-Si3N4和少量烧结助剂,利用碳热还原氮化法原位制备多孔氮化硅陶瓷,研究了不同C/SiO2和烧结温度对多孔陶瓷相组成、显气孔率、抗弯强度和微观结构等性能的影响.结果表明:当选用碳化稻壳C/SiO2(质量比)为0.5和0.7时,在1450 ～ 1500℃的试样中有α-Si3N4和β-Si3N4,在1550℃的试样中只有β-Si3N4.C/SiO2为0.7、1450～1550℃下制备出多孔氮化硅陶瓷,其气孔率为52.53; ～38.48;,抗弯强度为44.07～83.40MPa;1550℃制备的多孔β-Si3N4陶瓷中孔隙分布均匀,孔径约为2μm,β-Si3N4呈团簇状生长,长径比约为6～8.     

CdS纳米线分级结构薄膜的制备及光催化性能

采用电沉积-溶剂热两步法制备了Cu基CdS纳米线分级结构薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis-DRS)等对薄膜进行表征,探讨了Cd基CdS纳米线的成核生长机制.结果显示:Cu基Cd微米片阵列与其表面生长的针状CdS纳米线,构筑形成了多孔道的分级结构薄膜,改变溶剂热的时间、温度及硫源浓度,CdS纳米线尺寸呈规律性变化.Cu基CdS薄膜具有较好的光催化活性和稳定性,经5次光催化循环,罗丹明B(RhB)降解率下降不明显.     

自组装1-3型外延LaSrFeO_4∶Fe纳米复合薄膜的结构和磁性能研究

采用高温固相法制备La0.5Sr0.5FeO3靶材,在高能量,较低的温度条件下利用脉冲激光沉积技术(PLD)在SrTiO3(001)衬底上自助装生长1-3型外延的LaSrFeO4∶Fe(LSFO4∶Fe)纳米复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征薄膜的晶体结构和生长取向,磁力显微镜(MFM)观测样品的表面形貌和磁畴结构,超导量子干涉仪(SQUID)磁强计测量薄膜的磁性能。结果表明,α-Fe纳米线的直径大小约为20 nm。在低温10 K时,磁场方向平行和垂直纳米线的矫顽力分别为1645 Oe和923 Oe,饱和磁化强度分别为780 emu/cm3和645 emu/cm3,样品表现出良好的磁各向异性。     

硝酸银辅助的氧化锌纳米线的气相法制备

以硝酸银作为催化剂前驱物,通过低成本的CVD法,成功合成了氧化锌纳米线.利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、高性能X射线能谱仪(EDS)、荧光光谱仪等研究了氧化锌纳米线的形貌、相结构、化学成份和光致发光特性.研究结果表明:所获得的氧化锌纳米线具有六方纤锌矿结构;平均直径为50nm,长度在3～5μm之间;室温下,氧化锌纳米线除了有明显的紫外发射外,在421nm附近还有紫光发射.整个氧化锌纳米线的生长由气-液-固机制所控制.     

氯化亚铁催化制备硼碳氮纳米管

采用固相反应法,以无定型硼粉为原料,氯化亚铁为催化剂,在无水乙醇和氨气气氛中高温热处理3 h成功制得大量竹节状的三元硼碳氮(BCN)纳米管.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对所得纳米管进行了表征.结果显示,纳米管的直径在60~90 nm之间,纳米管由B、C、N三种元素组成,其原子比为9.77∶1∶8.65.纳米管的生长机理属于气-液-固(VLS)机制.同时初步探讨了反应温度对纳米管的影响.     

溶剂热法可控合成α-,β-MnS纳米材料和γ-MnS纳米线

通过调控溶剂热法的锰源、硫源、反应温度,尤其是有机添加剂的种类等反应参数,合成了具有不同结构与形貌的α-,β-MnS纳米材料和γ-MnS纳米线.采用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)研究了不同反应参数变化对产物结构与形貌的影响,着重分析了添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、乙二胺(EDA)与纳米MnS或其生长基元的络合作用,及其对纳米MnS晶型与形貌的控制作用.提出了两种含氮活性基团有机添加剂在溶剂热合成中的作用机理.     

沉积温度对热蒸发法制备SiO2一维纳米材料的影响

利用热蒸发法在N型硅片表面成功制备出大面积SiO2纳米线和SiO2纳米棒结构.采用X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X射线能量色散谱(EDX),拉曼光谱(RS)和光致发光(PL)对合成的产物进行了表征.结果表明,用此方法生长的SiO2纳米材料,其结构和形貌与生长参数关系密切,随着沉积温度降低纳米线长度变短,最后呈现出棒状结构.此外,还研究了SiO2纳米结构独特的光学性质.该研究对改善光电子半导体器件的性能应用具有重要意义.     

以β-Si3N4为晶种多孔氮化硅陶瓷的制备

以β-Si3N4为晶种、α-Si3N4为原料、Mgo-Al2O3-SiO2体系为烧结助剂,制备了气孔率约为30;的多孔氮化硅陶瓷,研究了β-Si3N4晶种添加量对其物相、微观形貌和弯曲强度的影响.结果表明,加入β-Si3N4晶种能有效地促进α-Si3N4转化为β-Si3N4,经1580℃烧结的氮化硅陶瓷中出现了明显的长柱状晶粒,随着晶种添加量的增加,柱状晶的长径比逐渐增大,且柱状晶的产生可提高材料的强度.     

多晶Si薄膜表面金催化Si纳米线生长

以Au膜作为催化剂和大晶粒多晶Si薄膜为衬底,利用固-液-固生长机制,制备出直径在30～ 100 nm和长度为几百微米的高密度Si纳米线.实验研究了退火温度、生长时间和N2流量对Si纳米线生长的影响.结果表明,随着退火温度的升高,生长时间的延长和N2流量的增加,Si纳米线的长度和密度都显著增加.对不同生长时间下获得的Si纳米线样品进行了X射线衍射测量,结果显示随着生长时间的延长,多晶Si薄膜和表面的Au膜成分都在减少.光致发光谱则显示出弱的蓝光发射和强的红光发射特性,前者应是由非晶SiOx壳层中的氧空位发光中心引起,后者则应归因于Si纳米线芯部与非晶SiOx壳层之间界面区域附近中的Si =O双键态或非桥键氧缺陷中心.     

Zn基ZnO纳米线的水热合成及其光催化性能

以Zn片为基底和锌源,采用正丁胺-水热体系原位生长Zn基ZnO纳米线薄膜.薄膜的形貌、结构、比表面积及光谱性质采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、比表面仪(BET)、荧光光谱仪(PL)及紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis-DRS)进行分析,薄膜的光催化活性通过紫外光降解甲基橙来评价.结果表明,所生长的Zn基ZnO纳米线薄膜对甲基橙具有良好的光催化活性和循环使用性.水热生长12 h的ZnO样品因长径比大,致密度高,比表面积大,结构中的氧空位浓度高,光催化活性最高.