外延定向生长氧化铌模型催化剂的制备

为用现代表面科学技术研究金属氧化物催化剂，在Pt（111）上于超高真空系统中原位蒸镀制备了NbO、NbO2、NbO2、单晶薄膜（＞2nm）．通过AES、ISS、LEED、ILS等手段研究了单晶薄膜的成长模式、化学计量和几何结构．表明通过选择合适的废物和控制制备条件，可制备出确定结构的金属氧化物单晶薄膜表面作为体相氧化物催化剂的模型表面．这种方法克服了电子能谱技术研究金属氧化物表面的困难，为研究金属氧化物催化剂的表面化学物理性质提供了方法     

液相电化学沉积类金刚石薄膜的研究进展

采用电化学沉积法开展液相中类金刚石薄膜的制备工艺和理论的研究,对于完善类金刚石薄膜的合成技术,开拓类金刚石薄膜的应用领域,具有很重要的理论意义和实用价值。本文概述了液相电沉积技术的基本原理和方法,重点从四个方面介绍了电化学方法制备类金刚石薄膜的研究进展,总结了该方法所制备样品的性能,并对可能的反应机制作了综合性的阐述,最后对液相电沉积类金刚石薄膜的发展前景进行了展望。     

n型金刚石薄膜催化生长碳纳米管

研究了n型金刚石薄膜作为催化剂生长碳纳米管的方法.首先采用丙酮裂解化学气相沉积(CVD)法制备均匀的n型金刚石薄膜,然后采用乙醇为碳源的CVD法,在850、900和950℃下,分别在n型金刚石薄膜上制备了碳球、竹节状碳管和多壁碳纳米管.所得产物用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱表征.实验结果表明产物的形貌与反应温度有关.我们还提出了与金刚石催化生长碳纳米管结果相符的实验机理.     

碳氢氧体系低压金刚石非平衡定态系列相图

在碳氢体系金刚石薄膜制备取得巨大成功的同时，人们开始寻找新的原料气体来制备金刚石以改善薄膜的质量和试图降低金刚石薄膜的淀积温度并提高淀积速率。首先被人们采用的是一些含氧的化合物和氢气的混合气体作原料制备金刚石，少量氧的存在不仅改善了金刚石薄膜的质量，...     

溶液法生长大面积超薄钙钛矿单晶薄膜

卤化物钙钛矿由于其独特的光电性质,在薄膜光电子器件领域具有极大潜力1。虽然许多工作都集中在多晶钙钛矿材料上,但单晶钙钛矿比多晶具有更低的缺陷态密度、更好的载流子输运能力和更高的稳定性2,3,可以有有效减少甚至消除载流子输运过程中的散射损失以及在晶界处的非辐射性复合4。采用单晶钙钛矿薄膜作为器件活性层被认为是进一步提高钙钛矿光电子器件性能的理想方案。目前,研究报道的钙钛矿单晶薄膜生长方法主要通过化学气相沉积和溶液空间限制法5,6,然而,所制备的薄膜厚度往往较厚,相应的器件性能也没有多晶薄膜的器件高7,因此,生长高质量的超薄大面积钙钛矿单晶薄膜至关重要。     

光电化学水氧化用多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列光阳极的设计和构建

光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔TiO2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而, TiO2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿TiO2微米颗粒,这种多孔单晶TiO2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶TiO2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶TiO2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维TiO2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰TiO2纳米颗粒以及二次生长构建TiO2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶TiO2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长TiO2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层SiO2球密堆模板, TiO2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO2球模板包裹进TiO2纳米棒中,再通过碱溶液将SiO2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶TiO2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石TiO2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于：(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点;(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石TiO2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率;(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应;(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石TiO2纳米棒带隙扩大了0.1 eV,带隙增大归因于导带位置负移0.1 eV,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.     

液相放电法合成氮化碳晶体

自从 Cohen等 [1,2 ] 预言了一种碳氮化合物 ( β- C3N4 )可能具有比金刚石还高的硬度和其它优异的力学、电学和光学性能以来 ,人们竟相采用各种技术手段 (如化学气相沉积、磁控溅射、离子束沉积和激光刻蚀等 )尝试合成这种新材料 [3,4 ] .但是 ,大多数合成的氮化碳材料为非晶或者是少量的晶体包埋在非晶的碳和 CNx 材料中 ,尚未制得可以精确地研究其晶体结构的足够大的单晶 .1 999年 ,Fu等 [5] 将液相电沉积技术应用于氮化碳材料的合成 ,从乙腈中沉积了氮含量为 2 5 %的氮化碳薄膜 .目前电化学沉积法制备的氮化碳薄膜多为非晶膜 [6～ 9]…     

非平衡定态相图在含氮体系低压金刚石沉积中的应用

０前言最近几年低压金刚石制备研究中,出现了一类以含氮气相混合物为原料的制备方法,正逐渐被人们所重视：少量氮原子的存在（甚至是ｐｐｍ级）可以显著提高金刚石薄膜的淀积速率,改善薄膜质量［１,７］。本文报道根据非平衡热力学耦合理论［１０］,首次计算得到了含...     

光电化学水氧化用多孔单晶金红石TiO_2纳米棒阵列光阳极的设计和构建（英文）

光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔Ti O2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而,TiO 2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿Ti O2微米颗粒,这种多孔单晶Ti O2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶Ti O2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶Ti O2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO 2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰Ti O2纳米颗粒以及二次生长构建Ti O2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长Ti O2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层Si O2球密堆模板,Ti O2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO 2球模板包裹进Ti O2纳米棒中,再通过碱溶液将Si O2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶Ti O2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石Ti O2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于:(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点;(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石Ti O2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率;(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应;(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石Ti O2纳米棒带隙扩大了0.1 e V,带隙增大归因于导带位置负移0.1 e V,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.     

类金刚石薄膜修饰传感器在电化学中的应用

综述了类金刚石薄膜及其修饰的传感器特性以及制备工艺,介绍了类金刚石薄膜修饰的传感器在生物检测、电化学微重力测量、痕量金属检测、氢离子选择场效应晶体管和气体检测等领域的应用,并对类金刚石薄膜修饰传感器在电化学相关领域的应用进行了展望。     

纳米金刚石薄膜的扫描探针及微观场发射性能研究

纳米金刚石薄膜作为真空电子场发射器件的一种重要材料,由于其优异的物理化学性能和良好的场发射能力而日益得到广泛的研究和应用[1-2].电子场发射性能与金刚石薄膜的表面形貌、电导和电子表面态等密切相关,对其纳微结构与场发射性能之间的内在联系的研究业已引起广泛重视,一些研究表明金刚石薄膜表面存在促进场发射的导电通道或二次晶粒之间的晶界[3-4]. 本文从扫描探针技术(包括AFM、KFM、STM、STS等)入手,对纳米金刚石薄膜表面进行深入细致的分析和表征,力图阐明纳米金刚石表面导电层与其场发射性质的内在相关性.     

类金刚石薄膜修饰的传感器在电化学中的应用

综述了类金刚石薄膜及其修饰的传感器特性以及制备工艺,介绍了类金刚石薄膜修饰的传感器在生物检测、电化学微重力测量、痕量金属检测、氢离子选择场效应晶体管和气体检测等领域的应用,并对类金刚石薄膜修饰传感器在电化学相关领域的应用进行了展望。     

不同压力下碳氢体系低压金刚石的非平衡定态系列相图

系统压力是低压金刚石薄膜生长实验中重要的实验参数，如果采用合理的计算方法定量化地预测出压力对金刚石薄膜生长条件的影响，则可以直接用于指导其实验研究。本文报道根据非平衡热力学耦合理论模型绘制了C-H体系金刚石生长投影相图，经与大量实验结果比较相一致，并系统地计算了压力变化的碳氢体系金刚石生长非平衡定态截面相图，得到了金刚石生长区随压力变化的规律。计算得到的相图与经典平衡相图有本质不同，均有金刚石生长区，因而可以合理解决金刚石低压下连续生长而石墨被腐蚀与经典平衡热力学之间的矛盾。本文的计算结果可以为金刚石生长实验提供定量化的压力条件的选择和优化实验条件。     

类金刚石薄膜表面的氨基修饰

采用射频磁控溅射法在双面抛光Si(100)基片上制备了类金刚石薄膜,通过磁过滤等离子体化学气相沉积法,以N2、H2混合气体为反应溅射气体,对类金刚石薄膜样品表面进行氨基改性.傅立叶变换红外透射光谱(FT-IR)的结果表明,改性后的类金刚石薄膜上有C-NH2键存在;光电子能谱(XPS)的结果表明,改性后的薄膜表面含氮量约为8.92%,N1s的结合能出现在氨基对应的结合能范围内,表明类金刚石薄膜经过适当改性后可以在薄膜表面产生氨基.     

金刚石(111)光滑表面上甲基合成金刚石薄膜的成核生长机理

运用量子力学半经验分子轨道AM1方法,计算了金刚石(111)光滑表面上甲基合成金刚石薄膜的成核和生长反应过程的机理,给出反应体系和过渡态的能量.结果表明,甲基是金刚石(111)表面上金刚石成核和外延生长的有效生长成分.     

脉冲电弧放电电离甲醇溶液制备碳膜的研究

利用脉冲电弧放电电离甲醇溶液在常压下研究了含金刚石成分的碳膜的制备。用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、激光Raman光谱和X射线衍射(XRD)研究了在确定的基片温度下甲醇浓度以及放电电压等沉积条件对薄膜的形貌和金刚石的合成的影响。研究结果表明：在放电电压低于2kV时，薄膜主要由无序石墨和无定形碳组成。提高放电电压有助于金刚石的合成，在高的放电电压下，降低甲醇溶液浓度有利于提高碳膜中金刚石成分的含量。     

不锈钢上液相电沉积类金刚石薄膜

以甲醇有机溶液作碳源,应用直流脉冲电化学沉积方法,在不锈钢表面制备了类金刚石碳薄膜.用原子力显微镜、扫描电镜、拉曼光谱仪和傅立叶红外吸收光谱表征该薄膜的表面形貌和结构.结果表明:经电化学沉积的含氢类金刚石碳薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;Raman光谱在1 332.51cm-1处有一强的谱峰,与金刚石的特征谱峰相重合.加入活性添加剂,增加了电流密度,使沉积速率提高到0.5μm/h.     

氯参与的化学气相淀积金刚石的热力学分析

用非平衡热力学耦合模型研究了金刚石在CHCl体系中的生长,计算所得CHCl体系的金刚石生长的相图与大量实验结果符合良好.通过热力学分析讨论了氯的添加对提高金刚石薄膜生长速率及其质量的影响以及降低淀积温度的作用.     

金刚石薄膜电化学

金刚石由于其特殊的物理与化学性质,早在几百年前就吸引了人们对它的关注.化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法制备的高掺杂硼复合多晶金刚石薄膜,为金刚石薄膜在电化学中的应用开辟了新的领域.作为新型碳素电极材料,高掺杂硼复合多晶金刚石薄膜具有许多目前使用的电极材料所不可比拟的优异特性如:宽电化学势窗,低残留电流,极好的电化学稳定性以及表面不易被污染等.本文综述了高掺杂硼复合多晶金刚石薄膜电极在电化学中的几个重要应用,包括电分析、电合成及电化学法处理废水等.     

3-乙基-5-[2-(3-乙基-2-苯骈亚噻唑啉基)亚乙基]罗丹宁蒸发膜的一些研究

本文报道3-乙基-5-[2-(3-乙基-2-苯骈亚噻唑啉基)亚乙基]罗丹宁在室温导电玻璃上沉积得到的非晶态薄膜在室温放置逐渐转变为多晶膜的过程.在转变过程中薄膜的光电导也随之增高,最后达一稳定值.还报道用直流及交流方法研究此类蒸发膜光电导的一系列结果.并在高分子溶液中生长出染料的单晶.从单晶的X射线分析结果证明单晶中分子沿a轴方向成层状排列,有助于解释多晶薄膜的导电机理.