水热法制备Co掺杂ZnO纳米棒及其光学性能

采用水热法在石英衬底上以Zn(CH3COO)2.2H2O和Co(NO3)2.6H2O水溶液为源溶液,以C6H12N4(HMT)溶液作为催化剂,在较低温度下制备了Co掺杂的ZnO纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所生长ZnO纳米棒的晶体结构和表面形貌进行了表征,考察了Co掺杂对ZnO纳米棒微观结构和对发光性能影响的机制。结果表明:Co掺杂的ZnO纳米棒呈六方纤锌矿结构,具有沿(002)面择优生长特性,Co掺杂使ZnO纳米棒的直径变细;同时室温光致发光(PL)谱检测显示Co掺杂ZnO纳米棒具有很强的近带边紫外发光峰,而与深能级相关的缺陷发光峰则很弱。本研究采用水热法在石英衬底上于较低温度下生长出了具有较高光学质量的Co掺杂ZnO纳米棒。     

海胆状ZnO纳米线阵列的制备及其光学性能

采用一种低成本的有效方法制备出了有序排列的海胆状ZnO纳米线阵列。首先利用自组装的方法得到了单层的聚苯乙烯(PS)小球,以其为模板用水热法在小球表面生长ZnO纳米线,得到了由PS小球和ZnO纳米线构成的海胆状结构。纳米线的直径均一,长度可通过水热反应时间进行控制。利用这种方法制备的一维ZnO纳米结构在传感器、太阳能电池及光催化领域有潜在的应用价值。     

树形结构Si/ZnO纳米线阵列的制备及光学性能

用一种低成本的方法制备出了树形结构Si/ZnO纳米线阵列。首先在室温条件下用金属辅助化学腐蚀法在Si(100)衬底上制备了Si纳米线阵列,Si纳米线的直径尺寸及分布都很均匀,通过改变腐蚀时间,能够得到高度不同的Si纳米线阵列。利用磁控溅射在Si纳米线表面制备一层ZnO薄膜,然后利用水热法在Si纳米线阵列上生长了ZnO纳米线。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和光致发光(PL)测试对样品进行了表征。通过这种方法制备的Si/ZnO复合结构在太阳能电池、光催化等领域有潜在应用价值。     

高质量ZnO微米棒的制备及其光学性质

利用水热法制备ZnO微米棒。醋酸镁[Mg(CH3COO)2.4H2O]、醋酸锌[Zn(CH3COO)2.2H2O]和六次甲基四胺(C6H12N4)以一定比例配置成反应溶液,把反应溶液加热到90℃,反应时间为24h,能够在硅衬底上生长高质量的ZnO微米棒。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪对ZnO微米棒的晶体结构和表面形貌进行了分析,结果表明,样品为细长条棒状结构,呈现六方纤锌矿结构,长径比可达10∶1,并且在[002]方向择优生长。在样品中并未发现镁离子,它有可能扮演着催化剂的角色。对ZnO微米棒的光致发光性能进行测量,由PL光谱分析可知,样品在384nm处有一个紫外发光峰,半峰全宽为13nm,紫外发光峰强度比可见发光峰强度大的多,样品的质量较好。     

铕掺杂氧化锌纳米棒阵列材料的制备及光学性能研究

通过低温化学方法在多孔硅柱状阵列(NSPA)衬底上制备得到铕掺杂ZnO(ZnO∶Eu)纳米棒阵列结构。实验方法简单、条件温和,有效地实现了ZnO纳米棒和铕离子之间的能量转移,丰富了ZnO纳米半导体材料体系的发光。X射线衍射以及X射线光电子能谱证实铕离子成功掺杂进了ZnO晶体中。室温荧光光谱测试结果表明:ZnO∶Eu纳米棒阵列可实现从紫外光到蓝-绿光的宽谱带发射,其中发光中心位于～380 nm的紫外光源于ZnO的带边发射,位于450～570 nm的蓝-绿光源于ZnO的本征缺陷发光,而位于～615 nm的红光发光则源于铕离子核外电子4f壳层结构。同时借助于能带示意图对光致发光机理进行了分析。     

水热法制备钼掺杂ZnO纳米结构及其光学特性研究

用水热法以Zn(NO3)2·6H2O和NaOH为原料,分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮-K30(PVP-K30)、聚乙二醇400(PEG400)、乙二胺四乙酸(EDTA)为添加剂,制备钼掺杂的纳米ZnO。扫描电镜(SEM)结果表明,通过改变添加剂的种类可以合成不同形貌钼掺杂的ZnO;X射线衍射(XRD)结果表明,掺杂的ZnO纳米粉体为六方纤锌矿结构,随着钼掺杂浓度的增加,衍射峰强度明显增大,结晶质量得到明显改善;室温下的光致发光(PL)图谱表明,掺杂的样品在385 nm处有一紫光发射峰,在约572 nm处有一绿发光射峰,Mo掺杂后明显提高了样品的发光强度。     

镶嵌Pt的二氧化钛纳米管的合成及其光催化性能研究

以金红石相二氧化钛(TiO₂)粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(Titania nanotubes,简写为TNTs),然后把H₂PtCl₆的无水乙醇溶液引入到TNTs中,得到镶嵌Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征,并重点研究了Pt/TNTs的光催化性能。结果表明,有直径约为3 nm的 Pt纳米粒子插入到了TNTs中,且Pt粒子以Pt单质的形式存在。Pt/TNTs在可见光区域表现出较强的吸收,并且其起始吸收带边发生明显红移。紫外光催化降解甲基橙实验结果表明,金红石相TiO₂,TNTs和Pt/TNTs对甲基橙溶液的降解率分别达到46.8%, 57.2%和84.6%,Pt/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有显著的提高。     

水热法制备二氧化钛纳米管-石墨烯复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法制备了二氧化钛纳米管-石墨烯的复合光催化剂。利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和拉曼光谱仪对复合材料进行了表征与分析,并对其光催化性能进行了测试。结果显示,同纯二氧化钛纳米管相比,二氧化钛纳米管-石墨烯的光催化性能较高。石墨烯与二氧化钛纳米管复合,充当电子受体,载流子迁移率得到提高,从而提升了光催化性能。     

铂修饰的{001}面暴露的二氧化钛纳米片阵列的制备和光催化性能

采用有机溶剂热法在FTO衬底上制备{001}面暴露的单晶锐钛矿相TiO₂纳米片阵列,通过FESEM和XRD研究样品的形貌和晶体结构. 与水热法制备的纳米片阵列相比,有机溶剂热法制备的样品取向性更好. 采用光沉积方法在纳米片阵列上沉积Pt,所得到的Pt纳米颗粒粒径更为均匀,并且更容易沉积在{001}面上. 所负载的Pt 纳米颗粒增强了TiO₂纳米片的光吸收性能,同时大大减弱了光致发光强度. 在光催化性能测试中,具有最优负载量的样品催化性能提高了一倍. 与传统的Pt负载相比,{001}面的最优负载量显得相当小,这可能源于高活性{001}面的原子结构.     

多孔氧化铝模板制备ZnS纳米线阵列及其光致发光谱

利用阳极氧化铝（AAO）模板,采用电化学沉积方法制备出了ZnS纳米线阵列。扫描电子显微镜（SEM）结果显示,AAO模板孔洞分布均匀,孔径基本一致（约50nm）,孔口呈六边形。TEM结果显示硫化锌纳米线的直径约50nm（与AAM模板孔径一致）,长度约为20μm（与AAM模板厚度一致）。电子衍射结果表明ZnS纳米线为多晶结构。比较了AAO模板组装ZnS纳米线阵列前后的光致发光谱,所得光谱显示,组装了ZnS纳米线阵列的模板的光致发光谱比没有组装的空模板相比多出两个发射峰,分别位于409,430nm,且其发光强度随激发波长的增长而增强。解谱分析表明,这即为ZnS纳米线阵列的发光光谱的两个发射峰,是由导带与受主能级间的跃迁发光和施主与受主能级间的复合跃迁发光共同作用所致。发现由于纳米线尺寸的单一性,发射峰窄化明显,半峰全宽较小,这种现象在其他文献中未曾报道过。     

水热法制备形貌可控的ZnMoO4微晶及其光致发光性能

以Zn(Ac)2和(NH4)6Mo7O24.4H2O为原料,分别以CTAB、SDS、PVP-K30作为辅助剂,采用水热法合成了不同形貌和结构的ZnMoO4微晶。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及光致发光光谱(PL)等分析手段对所得材料的结构、形貌及发光性能进行了分析和表征。测试结果表明:通过改变辅助剂的种类、用量和反应时间可以合成形貌可控的ZnMoO4微晶,不同形貌的样品发光强度不同,但发射中心均在565 nm左右。     

二硫化钼量子点的一步水热法制备与光学性能研究

二硫化钼量子点(MoS₂ QDs)因具有尺寸可控、量子限域效应强等优异的物化特性,故在传感、荧光检测和光催化等领域中具有潜在的应用价值。以钼酸铵为钼源,以谷胱甘肽为硫源,采用一步水热法合成水溶性好、尺寸均一的MoS₂QDs(MoS₂ QDs-1)。为探究不同硫源对MoS₂ QDs尺寸和光学性能的影响,又以钼酸铵和L-半胱氨酸分别为钼源和硫源,通过相同方法制备MoS₂ QDs(MoS₂ QDs-2)。研究了MoS₂ QDs-1和MoS₂ QDs-2样品的结构和光致发光性能。结果表明,与MoS₂ QDs-2样品相比,MoS₂ QDs-1样品的平均晶粒尺寸更小(3.88 nm)、平均晶粒高度更低(4.75 nm)、光学带隙更小(3.65 eV)和荧光量子产率更高(10.8%)。     

有序ZnO纳米阵列的制备及其光学特性

纳米球刻蚀技术和磁控溅射方法在普通玻璃衬底上制备有序氧化锌(ZnO)纳米阵列。利用扫描电子显微镜对样品表面形貌进行了观测,并对样品进行荧光(PL)光谱测试。结果表明,相比于普通ZnO薄膜,ZnO纳米阵列的有序结构可以提高在紫外区域的发光性能,减少蓝绿光的发射缺陷。研究了不同ZnO纳米阵列粒径大小和不同ZnO纳米阵列的厚度对其光学性质的影响。溅射时间30min的有序ZnO纳米阵列样品的质量和结晶状态较好,随着聚苯乙烯(PS)纳米球粒径的减小,样品吸收峰和荧光光谱均发生"蓝移"。     

花状的氧化锌纳米结构的制备及其光学性能

以氢氧化钠和六水合硝酸锌为反应物,在未使用任何表面活性剂的简单反应体系中制得了玫瑰花状ZnO纳米结构,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和室温荧光光谱对产物的晶体结构、形貌和发光性质进行了表征和分析.测试结果表明,所得产物为六方纤锌矿结构ZnO纳米材料,产物结晶完整,尺寸较均匀.这种简单水热法制备的ZnO纳米材料仅在384nm处具有一个较强的紫外发光峰,而在黄绿区几乎没有发光峰,进一步证明了所得样品结晶良好,没有缺陷和空位.以上结果表明所制备的氧化锌纳米材料具有优异的紫外光发射能力.     

掺铟氧化锌纳米阵列的制备、结构及性质研究

通过碳热辅助化学气相沉积法,用Au做催化剂在850℃下制备了铟掺杂的氧化锌（In/ZnO）纳米阵列.纳米棒的尺寸均匀,表面光滑,直径约为400 nm,长为2—3 μm.能量色散谱和X射线光电子能谱分析表明, 六棱柱状的纳米阵列中成功地进行了In 的掺杂,含量约为08%.室温光致发光谱显示掺杂后的紫外发射峰位有红移,峰的半高宽变大, 没有观察到绿光发射峰位.拉曼光谱显示出ZnO的峰位有不同程度的偏移,并且有新的峰位出现,这表明In的掺杂有效地取代了部分Zn的晶格. 关键词： In掺杂 ZnO 纳米阵列 光致发光     

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。     

负载型二氧化钛光催化材料的制备及其光催化性能研究

以球形氧化铝为载体,采用溶胶-凝胶法和浸渍涂覆过程制备了负载型二氧化钛光催化材料。以扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)等手段对所合成的样品形貌及晶型进行了表征。结果表明,氧化铝载体经负载二氧化钛后,在球形氧化铝表面沉积了一层粒径为10~20nm的锐钛型二氧化钛纳米颗粒。通过能量色散X射线光谱(EDX)对氧化铝载体和所合成的样品进行进一步分析,表明样品中明显存在Ti元素。另外,提高氧化铝载体在二氧化钛溶胶中的浸渍次数能够有效提高二氧化钛的负载量。当浸渍次数增加到5次时,Ti元素的含量由3.8Wt.%提高至15.7Wt.%。另外,以亚甲基蓝为目标降解物,详细研究了不同浸渍次数获得的负载型二氧化钛催化材料的催化性能。结果表明:随着浸渍次数的增加,负载型二氧化钛催化材料的表面形貌不仅得到明显改善,而且显著提高了样品的光催化活性。当浸渍次数由1次提高至4次时,亚甲基蓝的降解率由40%上升至83.1%。然而,当二氧化钛负载量达到一定程度时,由于不断浸渍导致下层的二氧化钛受光照机会和光照强度减弱,导致其光催化活性提高缓慢。当浸渍次数提高至5次时,亚甲基蓝降解率仅为85.6%。所制备的负载型二氧化钛光催化材料重复使用5次,其光催化活性保持相对稳定。     

Cu/AAO纳米有序阵列复合结构的光学特性研究

用电化学方法制备了Cu/AAO纳米有序阵列复合结构,实验研究了该结构的光吸收与光致发光特性。结果表明,植入阳极氧化铝模板中Cu纳米粒子对结构的光吸收和光致发光影响非常敏感。即随着Cu沉积量的增加,致使该复合结构的吸收边大幅度红移,从近紫外至近红外其最大频移量可超过500 nm;同时还伴随使阳极氧化铝模板的光致发光峰位稍有蓝移、强度逐渐削弱直至猝灭的过程。分析了Cu纳米粒子使Cu/AAO复合结构出现上述现象的原因。     

ZnO纳米线阵列的定向生长、光致发光及场发射性能

采用光刻和脉冲准分子激光沉积技术在Si衬底上制备了图形化的ZnO种子层薄膜。分别采用气相输运和水热合成法,制备了最小单元为30μm的图形化的垂直定向生长的ZnO纳米线阵列。X射线衍射(XRD)分析显示ZnO纳米线阵列具有高度的c轴[001]择优取向生长特性。从扫描电子显微镜(SEM)照片看出,阵列图形完整清晰,边缘整齐。纳米线阵列室温下光致发光(PL)谱线中在380nm左右具有强烈的紫外发射峰,可见光区域发射峰得到了抑制,证明ZnO纳米线缺陷少,晶体质量高。场致电子发射测量表明,ZnO纳米线阵列开启电场和阈值电场分别为2.3,4.2V/μm,具有较好的场致电子发射性能。     

低温制备二氧化钛纳米薄膜及其光伏性能研究

研究一种易实现的低温合成TiO2薄膜电极的方法。实验采用氨水、盐酸和去离子水分别作为无机粘结剂、无水乙醇作为分散剂来合成TiO2浆料,重点研究了粘结剂/分散剂质量比对薄膜制备的影响。采用合成的TiO2电极进行全固态染料敏化太阳能电池的组装。综合浆料粘稠度测试、薄膜形貌表征以及电池时域/频域光电测试等结果,分析了宏观光伏特性与微观载流子输运机制。最终得到最佳的无机粘结剂/分散剂质量比,相应电池的光电转换效率达到1.45%。