石墨烯掺杂纳米氧化锌用于检测三乙胺的增强气敏性能

通过简单研磨实现固相反应的方法制备了纳米氧化锌材料,并利用石墨烯掺杂对氧化锌进行改性,研究了氧化锌材料的气敏性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(IR)对合成的样品进行了结构和形貌表征,考察了原料比例和石墨烯掺杂量对氧化锌形貌和气敏性能的影响。结果表明:合成的氧化锌均为纳米颗粒,随着柠檬酸量增加,得到许多有气孔的氧化锌;石墨烯掺杂后,均得到纳米颗粒的氧化锌;气体检测表明,石墨烯掺杂后的氧化锌,其最佳工作温度由400℃降为280℃,对三乙胺表现出较高的选择性;掺杂3%石墨烯的氧化锌对浓度为0.1 mmol/L三乙胺的响应值(S=Ra/Rg)达到18,是掺杂前的4倍。石墨烯掺杂纳米ZnO可作为检测三乙胺气体的新型传感材料。     

离子掺杂氧化锌光催化纳米功能材料的制备及其应用

氧化锌是一种氧化还原电位高、激子结合能大（~60 meV）、物理和化学稳定性较好、廉价且无毒的半导体光催化剂。本文综述了掺杂氧化锌光催化剂的掺杂离子类型、制备方法、光催化效果及其作用机理。掺杂氧化锌的离子类型主要包括非金属离子单掺杂、金属离子（包括过渡金属离子和稀土金属离子）单掺杂和双离子共掺杂。离子掺杂后可在氧化锌晶格中引入更多的氧空穴或缺陷,为光致氧化反应提供更多的活性位点;或者引入杂质能级,扩大光吸收范围,增强可见光吸收能力。同时,掺杂的离子也可作为电子捕获中心,阻止光生电子-空穴对的复合,从而提高氧化锌光催化剂的性能。此外,文中还对掺杂氧化锌光催化剂在有机污染物降解、抗菌和光催化制氢等方面的应用进行了系统概述,并对其发展趋势作了展望。     

以陶瓷球为载体的铁掺杂氧化锌纳米棒光催化降解甲醛气体

采用简单的湿化学法在陶瓷球上制备了纯氧化锌和铁掺杂的氧化锌纳米棒。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和紫外可见分光光度计（UV-Vis）对样品的结构、形貌和光学性能进行了结构表征和分析。研究了纯氧化锌及铁掺杂的氧化锌在紫外光照射下对甲醛气体的降解效率。结果表明与纯氧化锌相比,铁掺杂的催化剂表现出更优越的光催化活性。当Fe的掺杂量为4%时,催化剂对甲醛的降解效率最高。催化剂具有良好的稳定性,可以重复利用,循环使用10次之后,催化效率仍可达到85%。     

过渡金属磷化物析氢催化剂的掺杂调控

过渡金属磷化物因其优异的催化性能成为最有可能取代贵金属的廉价电催化分解水制氢催化材料, 对其进行元素掺杂将有望大幅提升其活性和稳定性. 本文综合评述了近年来通过掺杂改性手段调节过渡金属磷化物性能的相关研究. 讨论了元素种类(金属掺杂、 非金属掺杂、 共掺杂)、 元素数量(单元素掺杂、 多元素掺杂、 高熵化)和掺杂位置等因素对过渡金属磷化物电子结构的影响; 并从实验和理论相结合的角度, 分析了掺杂元素对氢吸附强度、 水吸附解离及电荷转移传输等方面的作用规律, 获得了掺杂结构-电子结构-析氢反应催化性能间的构效关系. 最后, 讨论并提出了相关研究存在的挑战和未来的研究方向.     

以陶瓷球为载体的铁掺杂氧化锌纳米棒光催化降解甲醛气体(英文)

采用简单的湿化学法在陶瓷球上制备了纯氧化锌和铁掺杂的氧化锌纳米棒。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征和分析。研究了纯氧化锌及铁掺杂的氧化锌在紫外光照射下对甲醛气体的降解效率。结果表明与纯氧化锌相比,铁掺杂的催化剂表现出更优越的光催化活性。当Fe的掺杂量为4%时,催化剂对甲醛的降解效率最高。催化剂具有良好的稳定性,可以重复利用,循环使用10次之后,催化效率仍可达到85%。     

铈掺杂纳米氧化锌抗菌粉的研制及其结构性能分析

以纳米ZnO为载体,制备了复合无机抗菌剂Ce4+/ZnO.考察了不同氧化锌、Ce4+比例下的掺杂情况,利用Rietveld方法对掺杂样品的结构进行了精修,在自制实验装置上对其光催化性能进行了研究,并采用"营养肉汤法"对其抗菌性能作了检测.结果表明,ZnO对Ce4+的吸附率很高,可达100%,且几乎不受摩尔比的影响.X射线精修结果表明,有部分Ce4+进入了氧化锌晶格形成了固溶体.掺杂Ce4+明显提高了纳米ZnO的光催化性能和抗菌性能.     

Eu~(3+)掺杂ZnO粉体的制备及光学性能研究

以氧化铕(Eu_2O_3)和氧化锌(ZnO)为原材料,采用固相合成法合成了Zn Eu O粉体。通过X射线衍射(XRD)、共焦显微拉曼仪、紫外-可见(Uv-vis)光谱仪、荧光分光光度计和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和性能进行了表征,研究了Eu掺杂摩尔比(x)对粉体晶体结构和光学性能的影响。结果表明,所制备的粉体都保持了ZnO的六方纤锌矿结构。紫外-可见吸收光谱中,Eu的加入使得粉体在紫外区的吸光度减小,而在可见光区的吸光度增大。当Eu掺杂摩尔比x=0. 02时,Eu~(3+)能很好的进入到ZnO的晶格中取代Zn~(2+)的位置,粉体结构排列比较紧密,且具有良好的发光性能。     

不同掺杂元素对无钴高镍正极材料的影响

随着动力电动汽车的需求不断增加,发展低成本、高能量密度的锂离子电池正极材料成为关键。无钴高镍正极材料因其能量密度高、倍率性能好而受到了极大的关注。对于无钴高镍正极材料在循环过程中热稳定性差、容量衰减等问题,研究者们虽通过不同的掺杂元素改善了材料的电化学性能,但对不同掺杂元素的作用机理研究尚浅。本文综述了近年来无钴高镍正极材料掺杂改性方面的研究进展,重点总结了不同掺杂元素对改善材料电化学性能的作用机理。综合分析表明,向无钴高镍正极材料引入掺杂元素,尽管掺杂元素在材料中的主要作用机理不尽相同,但均都提高材料电化学性能,从而改善了无钴高镍材料固有的问题。最后,对无钴高镍正极材料改善策略的发展方向进行了展望,提出了多重改善策略协同应用的可行性方案。     

铝掺杂氧化锌的合成及结构分析

采用共沉淀法合成了系列铝掺杂氧化锌粉体Zn1-xAlxO（0≤X≤0．028）．通过ICP-OES方法测得样品中的Al含量,并利用Rietveld方法对分别在1000和120012下煅烧获得的铝掺杂氧化锌Zn1—x AlxO（0≤X≤0．028）进行了结构分析．结果发现Zn1-xAlxO的晶胞参数a,c开始随铝掺杂浓度的提高明显减小,随后这种影响趋势逐渐降低,甚至随舢离子浓度进一步增加晶胞参数逐渐增大,由此确定铝在氧化锌中的固溶度,摩尔分数为2．2％,当铝掺杂过量时,铝更倾向于与氧化锌形成ZnAl2O4尖晶石化合物而不是取代Zn^2＋位置形成固溶体．研究还发现铝掺杂氧化锌的UV-Vis吸收光谱较纯氧化锌样品产生了明显的红移现象,这进一步确认了铝离子确实进入了氧化锌晶格形成了固溶体．     

Al3+掺杂对花状氧化锌微结构形貌和气敏性能的影响

利用Zn(NO3)2.6H2O、Al(NO3)3和(CH2)6N4为反应物,PEG400为表面活性剂,通过共沉淀法制备了Al3+掺杂的花状氧化锌纳米棒结构。Al3+掺杂会调控所得氧化物的微结构,提高材料的气敏性能。在350℃工作温度下,掺杂0.3wt%Al3+的花状氧化锌微结构对0.200mL.L-1乙醇的灵敏度达28,响应时间仅12 s。     

纳米掺杂W型钡铁氧体的制备与性能研究

纳米钡铁氧体因为其优越的磁性能,被广泛应用在微波吸收材料等领域.近年来,对高效吸波材料开发和研究已经成为国内外学术界的热点.按照正交实验表的要求,采用溶胶-凝胶法制备了纳米掺杂W型钡铁氧体,采用TEM、XRD和VSM等检测手段进行了研究,得到了纳米掺杂W型钡铁氧体最佳的制备条件:pH值为7、柠檬酸物与金属离子的物质的量比为1∶1、焙烧温度为1100℃、焙烧时间为4.5 h.     

染料敏化太阳能电池掺杂TiO2纳晶光阳极

染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cells, DSC）效率高、制作简单、成本低,因此被认为是最有希望的第三代太阳能电池。DSC光阳极的主要作用是吸附染料、传输电子和提供电解质扩散通道,因此对DSC光电性能具有决定性作用。近年来,通过掺杂调控TiO₂光阳极的电子特性,从而提高DSC的光电效率受到广泛关注。本文对掺杂TiO₂光阳极的研究现状进行了综述,重点分析了非金属元素、过渡金属元素及主族元素的掺杂对TiO₂光阳极的能带结构、光吸收特性、染料吸附量、电子传输和界面复合过程以及所组装DSC光电性能的影响,分析了非金属元素共掺杂的协同效应。同时,对稀土元素掺杂TiO₂作为光谱转换材料提高DSC光吸收效率和光电转换效率进行了探讨,最后论文对掺杂TiO₂光阳极今后的研究重点和研究方向进行了展望。     

铈掺杂氧化锌（1000）晶面的SO2吸附性能研究

基于密度泛函理论,仿真建立了铈（Ce）掺杂氧化锌ZnO（1000）晶面的SO₂分子吸附模型,并计算了其吸附能、电荷转移量、吸附距离、电子态密度及脱附时间以探究吸附及脱附特性.计算得到Ce掺杂ZnO（1000）晶面的SO₂吸附结构有较大的吸附能（-1.66 eV）,且在温度为398 K时,该体系具有符合实际传感检测过程的脱附时间（1.433×10³ s）.结果表明Ce掺杂ZnO（1000）晶面对SO₂分子显示出优异的吸脱附性能.     

海胆状氧化锌/羰基铁粉核壳结构复合粒子的抗氧化及吸波性能

针对羰基铁粉吸收剂在温度较高时易被氧化的问题,采用水热法制备了氧化锌包覆羰基铁粉核壳结构复合粒子,并分别将羰基铁粉和氧化锌/羰基铁粉核壳粒子与石蜡混合,制备复合材料。结果表明,氧化锌纳米棒致密的包覆在羰基铁粉颗粒表面形成海胆状核壳结构复合粒子,正是这种结构将羰基铁粉颗粒与空气隔绝,使得复合粒子的抗氧化性能得到显著改善。与羰基铁粉复合吸波材料相比,氧化锌/羰基铁粉核壳粒子的复合材料吸收峰稍向低频移动,反射损耗小于-5 d B的带宽几乎保持不变,在不改变电磁吸波性能的前提下,提高了羰基铁粉粒子的使用温度。     

海胆状氧化锌/羰基铁粉核壳结构复合粒子的抗氧化及吸波性能

针对羰基铁粉吸收剂在温度较高时易被氧化的问题,采用水热法制备了氧化锌包覆羰基铁粉核壳结构复合粒子,并分别将羰基铁粉和氧化锌/羰基铁粉核壳粒子与石蜡混合,制备复合材料。结果表明,氧化锌纳米棒致密的包覆在羰基铁粉颗粒表面形成海胆状核壳结构复合粒子,正是这种结构将羰基铁粉颗粒与空气隔绝,使得复合粒子的抗氧化性能得到显著改善。与羰基铁粉复合吸波材料相比,氧化锌/羰基铁粉核壳粒子的复合材料吸收峰稍向低频移动,反射损耗小于-5dB的带宽几乎保持不变,在不改变电磁吸波性能的前提下,提高了羰基铁粉粒子的使用温度。     

稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝吸波性能的影响

为研究掺杂稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能,在泡沫铝表面涂覆了单一 Ni-zn铁氧体(记作CFe)和掺杂质量分数为1%的稀土氧化物的Ni-Zn铁氧体复合粉(记作CFe'),利用CJB 2038-94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷达截面(RCS)法对材料微波反射率进行了测量,扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(xRD)对吸波剂的形貌和物相进行了分析.结果表明,在12～18 GHz频段内,泡沫铝表面涂敷单一的铁氧体其吸收量为1.8 dB,加人稀土氧化物后,其吸波值由1.8 dB增至2.65 dB,在26.5～40 GHz频段内时,添加稀土氧化物后,吸收量有较大的提高,从11 dB增加到15 dB,10 dB带宽扩展近6倍.因此掺杂稀土氧化物是提高吸波材料性能的一种途径.     

掺杂ZnO应用领域与表征方法研究进展

ZnO是第三代宽禁带半导体的代表性材料之一,广泛应用于光电子领域。对ZnO进行选择性掺杂能够实现对其性能的调控与优化。本文综述了掺杂ZnO在光催化、太阳能电池与显示面板领域的应用;重点介绍了掺杂元素的定性、定量表征方法,并系统分析了每种表征方法的优势和局限性;最后展望了ZnO掺杂技术与表征方法的发展前景。     

表面电荷转移掺杂石墨烯的研究进展

表面电荷转移掺杂是调制石墨烯电学特性的重要手段。发展高效、稳定的表面电荷转移掺杂剂对于提高石墨烯的电学和光电性能、从而推动其在电子和光电领域中的应用具有重要意义。本文围绕高效与稳定两个方面综述了近年来石墨烯表面电荷转移掺杂剂的研究现状以及掺杂石墨烯在光电器件应用方面的进展。根据掺杂剂的类型，着重介绍了最新发展的高效p型和n型掺杂剂，并概述了稳定掺杂方面的重要研究工作。此外，专门介绍了基于掺杂石墨烯透明电极的高性能光电器件。最后，根据表面电荷转移掺杂研究面临的主要挑战，对其未来的发展方向进行了展望。     

高温氮掺杂制备二氧化钛导电粉

以廉价的偏钛酸为原料,在高温下进行N掺杂,制备了具有良好导电性能的TiO2粉,950℃焙烧3h后,体积电阻率低达6.5×10-3Ω.cm。高浓度N的受主掺杂在TiO2禁带中形成连续的能级,在紫外可见范围内都有很强的光吸收性能,电阻率随N含量的增加而下降。采用XRD、XPS、元素分析、紫外-可见漫反射、扫描电镜分析了粉体的晶相组成、元素价态、N含量、表面形态和粒径大小。     

氮掺杂改性四方钨青铜结构铌酸盐及光电催化性能

通过熔盐法制备合成四方钨青铜结构材料Sr₂KNb₅O₁₅(SKNO),并运用热氨解法对材料进行N掺杂改性,探究了掺杂温度对光电催化性能的影响。采用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、稳态荧光光谱仪(PL)等对N掺杂前后的SKNO样品进行了表征。试验结果表明,掺杂温度在400℃下即可成功实现N元素的掺杂,同时N元素的引入成功降低了材料的禁带宽度,使材料的光吸收范围拓宽至可见光区域。一个标准太阳光下,400℃进行N掺杂的样品相对未掺杂的样品,光电催化性能提高约6倍。