还原石墨/氧化锌复合薄膜的制备及其光电转换性能

本工作研究不同过程还原的氧化石墨rGO/ZnO(reduced graphite oxide/ZnO)复合膜的可见光激发光电转换性能。氧化石墨(GO)经KOH还原处理或NaBH₄还原处理后, 和氧化锌溶胶混合, 通过旋涂法和热处理在F掺杂SnO₂薄膜导电玻璃(FTO)衬底上形成复合薄膜。采用XRD、FTIR、FE-SEM、XPS、UV-Vis等方法对复合薄膜的晶相结构、微观形貌等进行表征, 并测试了复合薄膜在可见光照射下的光电转换性能。GO的预处理过程对复合薄膜的结构影响显著, 采用NaBH₄对GO处理更有利于形成均匀薄膜。光电流测试结果表明不同复合薄膜均能实现可见光照射下产生光电流, 其原理为rGO的光激发电子跃迁到ZnO, 而空穴在rGO中迁移, 在rGO与ZnO界面实现光生载流子分离。其中NaBH₄处理后的rGO/ZnO复合薄膜光电流密度最大, 达6×10^-7 A·cm^-2。     

溶胶-凝胶法制备掺杂二氧化钛薄膜及其光电性能研究

运用溶胶-凝胶法制备玻璃、陶瓷材料,具有低温、均匀、高纯、溶液铸塑等独特的优点,已引起科研人员的极大兴趣^[1]。二氧化钛是一种具有良好的光学性能的半导体材料,并已被广泛地研究。     

Au/ZnO/TiO_2复合薄膜的制备及光电转换性质

以含有Au和ZnO纳米颗粒的氢氧化钛溶胶作为成膜液,通过浸渍-提拉及灼烧处理在导电玻璃表面制备Au/ZnO/TiO2复合薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对所得产物进行表征.结果表明,Au和ZnO纳米颗粒均匀地分布在多孔TiO2薄膜上,通过TiO2、ZnO和Au三组分的协同效应促进了光吸收和电荷分离,使Au/ZnO/TiO2复合薄膜具有较好的光电转换性质,可用作太阳能电池材料.     

Zr0.5Ti0.5O2纳米薄膜的光电性能

采用溶胶-凝胶法制备了Zr0.5Ti0.5O2固溶体薄膜,通过X-射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、紫外吸收光谱(UV-Vis)和X射线光电子能谱（XPS）等方式对材料进行了表征。结果表明实验制得的材料Zr：Ti=1:1,薄膜表面平整、致密、光滑,皲裂情况较单纯的TiO2和ZrO2薄膜有明显改进;另外由于Zr的掺入,薄膜在紫外光波段有良好的吸收,吸收边较TiO2薄膜有明显的蓝移。通过标准的光刻剥离技术和磁控溅射技术在Zr0.5Ti0.5O2纳米薄膜上制作了叉指型的金属电极。在5V偏压下,样品对可见光不吸收,对260 nm的紫外光有明显的光电响应,光电流与暗电流之比近3个数量级。     

硫化镉纳米薄膜的制备及其光电性能

CdCl2·2H2O与S在N,N-二甲基甲酰胺中制备纳米CdS薄膜,其结构经UV-Vis,FL,XRD,SEM,Ⅳ表征.n(CdCl2)∶n(S) =0.065∶0.01,反应电压5V,于80℃(水浴温度)反应5 min制得CdS薄膜的光电性能、稳定性及薄膜结构均较好.     

硒/氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜的制备及光电转换性质

将氧化石墨烯(GO)掺入钛酸溶胶中,以导电玻璃(ITO)为基底,经浸渍-涂覆-煅烧得到GO/TiO2复合薄膜;采用电沉积技术在GO/TiO2薄膜表面沉积Se纳米微粒,得到Se/GO/TiO2复合薄膜;利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了复合薄膜的形貌和晶体结构,采用紫外可见光谱仪测定了其光谱学性质,利用光电转换实验测定了其光电转换性质.结果表明,所制备的Se/GO/TiO2复合薄膜各组分分布均匀,具有锐钛矿相结构的TiO2颗粒粒径为20nm,与TiO2结合的GO具有分散片层结构,薄膜中的Se颗粒粒径为60～80nm.与此同时,在Se和GO的共同作用下,Se/GO/TiO2复合薄膜对可见光有很好的光电转换效应.     

溶胶-凝胶法制备Tb-PDA/PVA薄膜及其荧光性能

采用溶胶-凝胶法制备了铽(Ⅲ)-吡啶-2,6-二羧酸/聚乙烯醇(Tb-PDA/PVA)发光薄膜,其结构经IR,差热分析,原子力显微镜及荧光光谱表征.分析结果表明:薄膜表面平整,PVA中的纳米Tb-PDA(平均粒径为90 nm)分散均匀,在270 ℃以下具有良好的热稳定性.在紫外光照射下,薄膜发出较强的绿色荧光,最大发射峰位于544 nm,归属于Tb3+的5D4→7F5跃迁.     

氧化石墨烯在氧化锌衬底上的电化学还原及其光电性能

采用阳极电泳法,在氧化锌(ZnO)衬底上沉积氧化石墨烯(GO)以形成GO-ZnO双层复合膜;采用阴极恒电位法,对复合膜上的GO进行还原。对不同还原时间的GO,通过X射线光电子能谱(XPS),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段对其结构变化进行表征,采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度法和电化学测试手段对其能级演变进行考察,并对两者的对应关系进行了讨论。研究发现,当GO膜达到最大还原态后,随还原时间增加还会出现进一步的结构转变,并最终碎裂生成边缘羧基增多的小尺寸GO。GO能隙均减小至可见光范围,其能级位置及半导体极性也产生了不同的改变。由对复合膜的光电化学测试可见,除1800 s GO能级不再与ZnO匹配外,60 s到600 s GO-ZnO复合膜均可作为阳极光电极进行太阳光电转换。对光电性能差异的讨论则可得,GO膜碎裂造成叠层形貌向无序形貌的转变有利于光电转换性能的提升。     

SnS薄膜的两步法制备及其光电性能研究

用两步法制备了SnS薄膜,首先在玻璃衬底上用磁控溅射法沉积一层Sn薄膜,然后在220℃下加热炉中硫化60 min.对该薄膜进行结构、表面形貌和光电性能分析,结果表明:制备的SnS薄膜为p型导电,有明显的(040)方向择优取向;薄膜表面致密,S和Sn原子非常接近化学计量比;薄膜呈现高于5×10⁴ cm^-1的吸收系数和持续光电导效应,其直接带隙约为1.23 eV,适合作为太阳能电池的吸收层材料和用于制作光敏器件.     

氧化铑变色薄膜的制备及其电变色研究

采用溶胶-凝胶方法制备了氧化铑电致变色薄膜。通过施加阴极或阳极电位, 薄膜在碱性电解液中呈现从亮黄（还原态）到深绿（氧化态）的可塑颜色变化,而 且可达到上千次循环而性能不变。采用XRD,SEM,TG,DTA,UVV,FTIR和循环伏安 等技术对薄膜的晶态、形貌、热处理过程和电变色过程进行了研究。得出100 ℃处 理的膜内含有一定量的结晶水,其性能最好。对薄膜的电致变色性能如：着色效率 、响应时间及循环寿命、开路记忆等进行了测试,并讨论了氧化铑薄膜电变色的反 应机理。     

ZnO/RGO复合材料的结构及其光催化性能研究

本实验以ZnSO₄和氧化石墨(Graphite Oxide,GO)原料,在低温环境下(60 ℃)制备了层状ZnO/RGO(ZnO/Reduced Graphite Oxide)复合材料。通过对ZnO/RGO复合材料进行XRD、FTIR、XPS和FE-SEM等测试,表征了产物的晶相结构、界面状况及微观形貌特征。氧化石墨在与ZnO的复合反应过程中其活性基团消失或减弱,氧化石墨自身被还原为一种类石墨物质(Reduced GO,RGO);GO的预处理过程对产物的形貌有较大影响,采用稀碱溶液对石墨的剥离处理有利于产物的层状结构形成。本文还以甲基橙为目标降解物,考察了不同条件下所得催化剂的紫外光催化性能。研究表明,ZnO/RGO纳米复合材料大大提高了ZnO紫外光催化活性。光致发光谱(PL)显示,ZnO/RGO复合材料的荧光发射峰强度比纯ZnO有较大降低,说明ZnO的光激发电子在氧化石墨的还原产物RGO和ZnO纳米颗粒之间存在界面电子转移效应,因而抑制了ZnO中光生电子-空穴对的复合,从而提高了ZnO的光催化性能。     

Preparation and Characterization of Molybdenum Oxide Thin Films by Sol-Gel Process

This paper presents a new sol-gel process to prepare molybdenum oxide thin films. A molybdenum acetylacetonate sol was prepared by employing the system CH₃COCH₂COCH₃/MoO₃/C₆H₅CH₃/HOCH₂CH₂OCH₃. A molybdenum acetylacetonate gel was prepared by addition of aqueous NH₃. Thermal gravimetry (TG) and differential thermal analyses (DTA) of the gel suggested that crystallization of MoO₃ occurs in a 140 K temperature range around 508°C. MoO₃ films were prepared on fused silica, Si (111) and Al₂O₃ (012) substrates by annealing spin coating films of the sol in oxygen environment at 508°C. X-ray diffraction (XRD) showed that all films crystallize in -MoO₃ structure, and crystallites on fused silica substrate are arbitrarily oriented while those on Si (111) and Al₂O₃(012) substrates oriented in the (010) direction. SEM investigations showed that MoO₃ grains of all films are randomly distributed, with a longitudinal dimension of about 1–5 m and the film thickness is about 1 m.     

金属锌表面膜形成的椭圆偏振技术研究

介绍了近年作者课题组使用椭圆偏振技术研究金属锌表面氧化膜的形成,包括多晶锌表面自然氧化物薄膜的形成及其光学性能和电子结构、不同气氛自然氧化物膜的生长研究以及在碱性碳酸盐介质金属锌的电化学过程等方面的工作. 旨在通过原位和非原位椭圆偏振技术了解金属锌表面氧化物膜层的光、电性能以及膜层结构的改变和生长动力学,这对评估锌氧化层的总体性能有着重要意义.     

Structural and Electrochromic Properties of Co-Oxide and Co/Al/Si-Oxide Films Prepared by the Sol-Gel Dip Coating Technique

The sol-gel dip-coating technique was used for depositing cubic spinel Co₃O₄ and amorphous Co/Al/Si-oxide thin films. Both types of films exhibit similar electrochrochemical properties which are accompanied by the hydration of the structure. The electrochromic properties of Co/Al/Si-oxide surpass those already known for Co-oxide based electrochromic materials. The change in transmittance for spinel Co₃O₄ is 25%, while for Co/Al/Si-oxide films exceeds 50%. The electrochromic efficiency () for Co₃O₄ and Co/Al/Si-oxide films was 22 cm² C^-1, which is comparable to other electrochromic oxides. Good electrochromic properties of the Co/Al/Si-oxide films make them promising materials for active counter electrode in electrochromic devices.     

ITO和ZnO基底对电化学沉积氧化亚铜薄膜的形貌、结构的影响及作用机制

采用电化学恒电位沉积方法在ITO导电玻璃上和在ZnO薄膜上沉积氧化亚铜(Cu₂O),并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对晶体的微观结构和表面形貌进行了分析.在ZnO基底上沉积得到了纳米级的Cu₂O粒子并且具有明显择优取向,而在ITO导电玻璃上仅得到粒径为2—5μm的Cu₂O粒子,没有明显的择优取向.对薄膜的生长机理进行了讨论.     

Evolution of Structure of the Precursor During Sol-Gel Processing of ZnO and Low Temperature Formation of Thin Films

ZnO thin films were prepared on silicon substrate with Pt electrode by the sol-gel processing using Zn alkoxide solution prepared from Zn(NO₃)₂·6H₂O and 2-methoxyethanol. FT-IR spectroscopy showed the presence of Zn species in the alkoxide, with methoxyethoxide and nitrato groups as coordination ligands, indicating formation of Zn(NO₃)(OCH₂CH₂OCH₃). Smooth and homogeneous thin films were obtained by heat treating coating gel films in the temperature range from 250 to 500°C. The ZnO thin films exhibited a preferred growth of crystals with c-axis perpendicular to the Si substrate surface when fired at 250°C. It was discussed that the presence of nitrogen atoms in precursors had affected the phase development of crystals and was the basis of the structural relaxation for crystallization at low temperature.