Two Ternary Europium Chalcogenides Eu_(1-x)Ga_2Te_4(x≈0.19) and EuY_2Se_4, Experimental and Theoretical Investigations

Two ternary europium chalcogenides, Eu_(1-x)Ga_2Te_4(x ≈ 0.19)(1) and EuY_2Se_4(2), have been synthesized by a facile solid-state route using boron as the reducing reagent. Eu_(1-x)Ga_2Te_4 crystallizes in the tetragonal space group I4/mcm with a = 8.2880(9), c = 6.7439(12) ?, V = 463.24(13) ?~3, and Z = 2. EuY_2Se_4 crystallizes in the orthorhombic space group Pnma with a = 12.4726(16), b = 4.1204(6), c = 14.849(2) ?, V = 763.11(19) ?~3, and Z = 4. Eu_(1-x)Ga_2Te_4 belongs to the Tl Se-type 3D closed structure, while EuY_2Se_4 adopts the CaFe_2O_4-type 3D channel structure. The optical band gap of Eu_(1-x)Ga_2Te_4 is determined to be 0.48 eV. Electronic structures of 1 and 2 are calculated using TB-LMTO software.     

直接Z型Zn2SnO4-xNx/ZnO1-yNy异质结光催化剂的制备及机理

采用微波溶剂热法成功制备直接Z型Zn_2SnO_(4-x)N_x/ZnO_(1-y)N_y核壳结构异质结光催化剂。2种物质不同的功函数改变了其表面电荷密度,并在界面处形成内建电场,导致其从传统的Ⅰ型镶嵌异质结转变为Ⅱ型异质结,再转变为Z型异质结构。N杂质原子替代O原子进入Zn_2SnO_4和ZnO的晶格,在两者的价带(VB)顶部形成双杂质能级。核壳结构的Z型异质结光催化剂对罗丹明B的降解速率为纯相Zn_2SnO_(4-x)N_x的1.40～1.43倍,同时具有良好的循环稳定性,且可以降解亚甲基蓝、甲基橙、水杨酸等污染物。Z型异质结的形成使其光生电子-空穴对具有较强的氧化还原能力,而双杂质能级的存在可以拓宽其光响应范围并提高载流子的分离效率。因此,Zn_2SnO_(4-x)N_x/ZnO_(1-y)N_y异质结光催化剂高的光催化活性归因于Z型异质结和双杂质能级的协同作用。     

四核簇离子S42+、Se42+、Te42+、Bi42-、Sn42-和Ge42-的电子结构与化学键

本文用EHMO法计算四核簇离子S_4~(2+)、Se_4~(2+)、Te_4~(2+)、Bi_4~(2-)、Sn_4~(2-)和Ge_4~(2-)的电子结构。讨论了平面正四边形S_4~(2+)、Se_4~(2+)、Te_4~(2+)和Bi_4~(2-)簇离子与蝴蝶形四核原子簇在成键性质上的不同。比较Sn_4~(2-)、Ge_4~(2-)簇离子与P_4、As_4原子簇电子结构的差别,分析Sn_4~(2-)和Ge_4~(2-)稳定性较差的原因。     

1,4-双二茂铁噻吩/纳米二氧化锡异质结光伏性质研究

运用LB技术制备了1,4-双二茂铁噻吩与纳米二氧化锡复合膜异质结.用AFM和XRD分别表征了纳米二氧化锡和异质结的成膜特性以及二氧化锡的物相结构;用紫外可见吸收光谱和表面光电压谱(surface photovoltage spectra, SPS)对其光吸收和光伏性质进行了研究,发现复合膜异质结在紫外可见光区(300～550 nm)有很好的光伏性能,相对于单一薄膜材料的光伏响应范围有一定程度的拓展,而且响应强度也有较大提高.     

Pb_9~(4-)与 M(acacen)(M=Ni~(2+),Cu~(2+))反应的研究

大约六十年前,Zintl 等采用电化学方法研究了钠与过渡后元素合金在液氨中的萃取物,发现了 Sn_(?)~(4-),Pb_9~(4-),Bi_5~(4-),Te_4~(2-)等物种,后来被称为 Zintl 离子。七十年代以后,由于合成技术的突破和现代谱学的进步,Zintl 离     

焦绿石型复合氧化物对氧电极反应的催化作用

前文介绍了新型双功能氧电极材料Pb_2[Ru_(2-x-g)Sb_xPb_y]O_(7-z)焦绿石型复合氧化物(简称Pb-Sb-Ru氧化物)的合成及其性能。本文介绍氧在该氧化物上还原及析出的动力学特性。 1 实验方法 1.1 材料的制备 Pb-Sb-Ru氧化物的制备、检测方法同文献中的材料4~#。     

Eu1—xTbxBa2Cu3O7—δ中Tb离子价态的研究

研究了BaTbO_3、Tb_4O_7、TbFeO_3的Tb_(4d)XPS谱,找到了表征Tb~(3+)、Tb~(4+)的特征峰,得出的高、低结合能峰强之比与Tb~(4+)/Tb含量间的依赖关系,可用于确定Eu_(1-x)Tb_xBa_2Cu_3O_(7-δ)中“123”相的Tb离子混合价态,用常压高温烧结法,未能获得纯“123”单相,也不易获得纯利Tb~(3+)价态样品.在Eu_(1-x)Tb_xBa_2Cu_3O_(7-δ)中的Tb以Tb~(3+)、Tb~(4+)混合价态存在;当x=0.3时,Tb~(4+)/Tb=0.61.引入Tb~(4+)后“123”主相Cu(2)-O(2)平面上的O_(2p)空穴数降低,这是Tb~(4+)破坏超导电性的一种可能原因。     

一维碳纳米管/二维二硫化钼混合维度异质结的原位制备及其电荷转移性能

一维(1D)材料与二维(2D)材料的结合可形成独特的混合维度异质结,其在继承2D/2D范德瓦尔斯异质结的独特物性之外,还具有丰富的堆叠构型,为进一步调控异质结的结构及性能提供了新的可操控自由度。p型1D单壁碳纳米管(SWCNT)与n型2D二硫化钼(MoS₂)的结合,为调控异质结的能带结构及器件性能提供了丰富的选择。本文直接在高密度、手性窄分布的SWCNT定向阵列及无序薄膜表面原位生长MoS₂,制备出高质量1D SWCNT/2D MoS₂混合维度异质结。深入分析形核点的表面形貌与结构,提出了“吸附-扩散-吸附”生长机制,用于解释混合维度异质结的生长。利用拉曼光谱分析,证实SWCNT与MoS₂间存在显著的电荷转移作用,载流子可在界面处快速传输,为后续基于此类1D/2D异质结的新型电子及光电器件的设计与制备提供了新思路。     

脉冲沉积制备Cu_2O/TiO_2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO2纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu2O纳米颗粒修饰改性TiO2纳米管阵列,形成Cu2O/TiO2纳米管异质结复合材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,重点研究了Cu2O/TiO2纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙(MO)的可见光催化降解性能.结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀附着在TiO2纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu2O/TiO2纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol?L-1的CuSO4溶液中制得的Cu2O/TiO2纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu2O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

利用铁电薄膜研究体异质结型有机光伏器件的光电流极性

制备了铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)铁电薄膜,并通过紫外-可见(UV-Vis)透射光谱、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其进行了表征.为了研究体异质结型有机共混膜的光电流特性,制作了氧化铟锡(ITO)/PMN-PT/有机共混膜/铝(Al)的光伏器件,调制激光照射下外加偏压的极性和大小变化将直接改变瞬态光电流的极性和大小,从而可在实验上证明传统体异质结型有机光伏器件的光电流极性是由器件阴、阳电极的功函数差所导致的内建电场的方向决定.同时也提出了一种利用铁电薄膜来研究体异质结型有机光伏器件光电流特性的新方法.     

钼铁混合金属原子簇的研究Ⅱ(η~5-C_5H_5)_2M_(o2)F_(e2)(μ_3-T_e)_2(μ_3-CO)-(μ_2-CO)(CO)_5的合成及结构

钼铁混合金属原子簇Mo_2Fe_2Te_2(CO)_7(η~5-C_5H_5)_2是Fe_3Te_2(CO)_9与Mo_2(CO)_6(η~5～C_5H_5)_2反应所得的产物之一。它的晶体属正交晶系,空间群为Pbn2_1。晶胞参数:a=12.172(5);b=13.595(2);c=12.924(4)A,V=2138.5(2)A~3。晶体结构由直接法及差值Fourier合成解出,经最小二乘法修正,最终R因子为0.030(3233个Ⅰ>26(Ⅰ)的反射)。在簇分子中,四个金属原子呈四面体构型,两个μ_8-Te原子和一个不对称的μ_8-CO分别桥连到四面体的三个三角面的金属原子上,从而构成了缺顶点的类立方烷结构。     

不同形貌的金字塔结构对硅片表面钝化和异质结太阳电池的影响

在晶体硅表面沉积本征非晶硅层的异质结(SHJ)太阳电池以其高效率、高稳定性、低成本和低温制备等诸多优势被人们广泛关注.在晶体硅衬底表面制绒,是提高太阳电池效率的有效途径之一.本文采用四甲基氢氧化铵(TMAH)在硅片表面制备了不同形貌的金字塔结构的硅异质结电池衬底,并应用到电池中.通过研究不同金字塔的形貌,光学特性以及电学特性,找出提高硅片钝化效果,改善异质结电池的性能的优化的金字塔结构.结果表明:2%(w)TMAH,10%(w)异丙醇(IPA)可以在硅片表面制得标准四面体金字塔结构.和其它两种金字塔结构相比较,标准四面体金字塔结构绒面衬底反射率最低,可以提高太阳电池的短路电流密度(Jsc).同时,这种结构金字塔形貌可以提高钝化效果,改善电池各项性能参数.     

用于光降解罗丹明B及光解水制氢的直接Z型异质结CeO2@NiAl-LDHs：性能及机理

我们构建了一种具有核壳结构的直接型Z型异质结CeO2@NiAl?LDHs(LDHs=水滑石),其同时兼具高的氧化降解罗丹明B(36.91 mg·g^-1·h^-1)与还原制氢性能(14.08 mmol·g^-1·h^-1)。通过密度泛函理论(DFT)计算证实了该异质结中存在内建电场,促使电子从LDHs组分到CeO2组分之间的传递。通过表面光电压谱(SPV)和瞬态光电压(TPV)进一步证实了异质结内部的内建电场加速了电子和空穴的传递,抑制了电子和空穴的复合,从而使得更多的电子和空穴可参与氧化和还原,促使CeO2@NiAl?LDHs异质结光催化剂对罗丹明B的氧化降解和光解水制氢均表现出了较高的活性。     

用平衡相容性和相分离的新策略提高有机太阳电池效率

选择了两种具有不同末端基的非富勒烯受体分子3,9-双-[2-甲烯基-(3-1,1-甲烯丙二腈茚酮)-5,5,11,11-四-(4-己基苯基)]-噻吩[3,2-b]并噻吩引达省二噻吩(ITIC)和3,9-双-[2-甲烯基-(3-1,1-甲烯丙二腈-6,7-一氟茚酮)-5,5,11,11-四-(4-己基苯基)]-噻吩[3,2-b]并噻吩引达省二噻吩(IT-2F)作为第三组分，通过一步沉积(O-SD)和分步顺序沉积(T-SD)两种活性层构筑工艺,分别制备了常规的本体异质结(BHJ)和优化的准平面异质结(PPHJ)三元器件.研究发现,本体异质结薄膜中第三组分相容性的差异可以用来调控薄膜相分离形貌;其中,基于IT-2F的三元薄膜活性层相分离明显增大,器件效率由二元器件的12.02%下降至9.25%;而ITIC的三元薄膜相分离形貌无明显改变,器件效率略有提升.值得注意的是,通过T-SD方法均可以获得垂直梯度分布的异质结活性层薄膜,避免了相容性差异对薄膜形貌的影响,相应的准平面异质结器件获得了超过了13%的光电效率.本文工作表明,利用相容性差异以及顺序沉积工艺来调控活性层的相分离形貌是制备高性能有机...     

g-C3N4界面改性:掺杂金属硫化物构建新型异质结光催化剂的能源转换展望

光催化技术不仅可以将太阳能转化为化学能,还可以直接降解和矿化有机污染物的特性,因而成为最具吸引力和前景的技术之一,被广泛应用于解决环境和能源问题.但是目前,太阳能燃料的最高转化效率为5%,无法满足商业化要求(≥10%).各种光催化材料被探索研究以进一步提高光催化效率.但目前广泛使用的材料都有不同的缺点.比如最常用的金属氧化物(TiO2)由于禁带较宽,仅能利用太阳光中的紫外光,限制了其对光的使用效率;贵金属化合物虽性能优异但成本较高,不宜规模化应用;硫化物或非金属单质一般容易发生光腐蚀,稳定性较差;非金属化合物或聚合物中光生电子和空穴复合率高,活性较低.最近几年,类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)以其优异的热稳定性以及化学稳定性,能带结构易调控和前驱体价格低廉等特点而成为目前研究的热点,在光解水制氢产氧、污染物降解、光催化CO_2还原、抗菌和有机官能团选择性转换等领域受到广泛的应用.然而,传统热缩聚法合成的g-C_3N_4光催化剂比表面积小、电荷复合率高、禁带宽度稍微大、光生载流子传输慢,抑制了其光催化活性.为了进一步提高g-C_3N_4的光催化活性,出现了多种改性方法.纳米异质结由于能展现出单组分纳米材料或体相异质结所不具备的独特性质,更能促进光生电子和空穴快速转移,提供更多的光生电子或使光生电子具有更强的还原性而成为研究的热点.从2009年以来,基于g-C_3N_4的异质结结构以其优异的光催化性能吸引了世界各国科学家的关注.本文综述了过渡金属硫化物(TMS)/g-C_3N_4纳米复合材料的最近研究进展,包括:(1)纯g-C_3N_4的制备,(2)g-C_3N_4的改性方法,(3)TMS/g-C_3N_4异质结光催化剂的设计原则,以及(4)能量转换方面的应用.并从以下几个方面对金属硫化物异质结体系的特性和转移机理进行了介绍:(1) I-型异质结,(2)Ⅱ-型异质结,(3) p-n型异质结,(4)肖特基异质结和(5) Z-型异质结.此外,还系统地介绍了g-C_3N_4基异质结光催化剂在光解水、CO_2还原、固氮和污染物降解等方面的应用.最后,本文分析了目前g-C_3N_4光催化剂异质结领域面临的问题和挑战,展望了未来的发展趋势.     

BiOI@La(OH)3纳米棒异质结制备及其增强可见光催化去除NO性能

一维La(OH)3纳米棒具有特殊的电子结构和多功能特性,特别是作为半导体光催化剂引起了人们极大的兴趣.但La(OH)3禁带宽度较大,且只能吸收紫外光,所以光催化效率较低,可见光利用能力较差,限制了La(OH)3的实际应用.因此,需要开发一种高效的改进方法来提高La(OH)3的可见光催化性能.本课题组发展了一种有效的改进La(OH)3方法,通过简易的方法将BiOI纳米颗粒沉积在La(OH)3纳米棒上,有效增强了对可见光的吸收能力和光生载流子的分离能力.本文采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)、光电子能谱(XPS)、电子自旋共振(ESR)、N2吸附和元素分析等手段研究了BiOI@La(OH)3纳米棒异质结的构建原理及增强可见光催化性能的原因.XRD和XPS结果表明,通过简易化学沉积法原位构建了BiOI@La(OH)3异质结,并且在异质结中没有杂相生成.由SEM图像可见,原始La(OH)3由分散的一维纳米棒组成,平均直径为30–50 nm.通过BiOI与La(OH)3表面的紧密接触成功构建异质结,但BiOI纳米颗粒未改变La(OH)3纳米棒的形貌.由TEM和HRTEM图像可见,La(OH)3纳米棒的平均长度为30–50 nm,并且在BiOI@La(OH)3异质结中可以清晰看出BiOI和La(OH)3之间紧密接触的界面和晶格间距.N2物理吸附结果显示,随着BiOI量的增加,BiOI@La(OH)3异质结的比表面积增加,但孔体积未现明显变化.UV-Vis DRS结果显示,引入BiOI后明显促进了La(OH)3对可见光的吸收能力和利用效率,从而有利于增强可见光催化活性.通过理论计算分别得到BiOI和La(OH)3的价带和导带位置,表明具有非常匹配的能带结构可以促进BiOI光生电子的有效转移.可见光催化去除NO测试结果表明,BiOI@La(OH)3异质结的光催化活性高达50.5%,明显优于BiOI和La(OH)3.ESR测试结果显示,BiOI@La(OH)3异质结可见光催化活性中起主要作用的活性物种是?OH.结合表征结果,BiOI@La(OH)3纳米棒异质结可见光催化性能增强的原因主要有三个:(1)BiOI@La(OH)3异质结增大的比表面积有利于反应物和产物在催化剂表面扩散,同时可提供更多活性位点参与光催化反应;(2)禁带宽度影响光催化效率,当BiOI与La(OH)3达到合适比例时,既可以促进可见光吸收,也可以使光生电子具有较强还原能力;(3)BiOI@La(OH)3异质结有利于光生载流子的分离,从而显著提高其光催化活性.     

BiOI@La(OH)_3纳米棒异质结制备及其增强可见光催化去除NO性能（英文）

一维La(OH)_3纳米棒具有特殊的电子结构和多功能特性,特别是作为半导体光催化剂引起了人们极大的兴趣.但La(OH)_3禁带宽度较大,且只能吸收紫外光,所以光催化效率较低,可见光利用能力较差,限制了La(OH)_3的实际应用.因此,需要开发一种高效的改进方法来提高La(OH)_3的可见光催化性能.本课题组发展了一种有效的改进La(OH)_3方法,通过简易的方法将BiOI纳米颗粒沉积在La(OH)_3纳米棒上,有效增强了对可见光的吸收能力和光生载流子的分离能力.本文采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)、光电子能谱(XPS)、电子自旋共振(ESR)、N_2吸附和元素分析等手段研究了BiOI@La(OH)_3纳米棒异质结的构建原理及增强可见光催化性能的原因.XRD和XPS结果表明,通过简易化学沉积法原位构建了BiOI@La(OH)_3异质结,并且在异质结中没有杂相生成.由SEM图像可见,原始La(OH)_3由分散的一维纳米棒组成,平均直径为30-50 nm.通过BiOI与La(OH)_3表面的紧密接触成功构建异质结,但BiOI纳米颗粒未改变La(OH)_3纳米棒的形貌.由TEM和HRTEM图像可见,La(OH)_3纳米棒的平均长度为30-50 nm,并且在BiOI@La(OH)_3异质结中可以清晰看出BiOI和La(OH)_3之间紧密接触的界面和晶格间距.N_2物理吸附结果显示,随着BiOI量的增加,BiOI@La(OH)_3异质结的比表面积增加,但孔体积未现明显变化.UV-Vis DRS结果显示,引入BiOI后明显促进了La(OH)_3对可见光的吸收能力和利用效率,从而有利于增强可见光催化活性.通过理论计算分别得到BiOI和La(OH)_3的价带和导带位置,表明具有非常匹配的能带结构可以促进BiOI光生电子的有效转移.可见光催化去除NO测试结果表明,BiOI@La(OH)_3异质结的光催化活性高达50.5%,明显优于BiOI和La(OH)_3.ESR测试结果显示,BiOI@La(OH)_3异质结可见光催化活性中起主要作用的活性物种是~·OH.结合表征结果,BiOI@La(OH)_3纳米棒异质结可见光催化性能增强的原因主要有三个:(1)BiOI@La(OH)_3异质结增大的比表面积有利于反应物和产物在催化剂表面扩散,同时可提供更多活性位点参与光催化反应;(2)禁带宽度影响光催化效率,当BiOI与La(OH)_3达到合适比例时,既可以促进可见光吸收,也可以使光生电子具有较强还原能力;(3)BiOI@La(OH)_3异质结有利于光生载流子的分离,从而显著提高其光催化活性.     

高效可见光响应Zn_(0.11)Sn_(0.12)Cd_(0.84)S_(1.12)/g-C_3N_4异质结光催化剂的制备及性能

以双氰胺、醋酸锌、四氯化锡、醋酸镉和硫化钠为原料,采用水热法制备了三元金属复合硫化物Zn_(0.11)Sn_(0.12)Cd_(0.84)S_(1.12)(ZnSnCdS)及一系列异质结催化剂ZnSnCdS/g-C_3N_4.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱仪(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、电感耦合等离子体-质谱仪(ICP-MS)、荧光光谱仪(PL)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对催化剂进行了表征.结果表明,ZnSnCdS与g-C_3N_4之间以C—S键紧密结合,构筑了异质结,促进了界面电荷迁移,抑制了光生电子-空穴对的复合.可见光下降解染料罗丹明B(RhB)的结果表明,ZnSnCdS/g-C_3N_4异质结催化剂的光催化性能与单纯g-C_3N_4,ZnSnCdS及双组分硫化物/g-C3N4异质结催化剂相比均有大幅度提高,ZnSnCdS与g-C3N4质量比为4∶1时异质结催化剂表现出最大的速率常数(0.1508 min-1),是单纯g-C_3N_4和ZnSnCdS的32.3倍和4.9倍.其它三元金属复合硫化物如ZnMoCdS,MoNiCdS和NiSnCdS与g-C_3N_4之间也能有效形成异质结,促进电子-空穴对的分离和催化性能的提升.     

Ag/ZnO/ZnSe三元异质结的合成及其可见光光催化性能

以Ag纳米线为模板,通过两步水浴法合成了Ag/ZnO/ZnSe三元异质结光催化材料。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(FETEM)对样品的形貌和结构进行了表征。结果显示,Ag/ZnO/ZnSe三元异质结为蠕虫状的Ag/ZnO二元异质结外镶嵌着ZnSe小颗粒。在可见光下,对比纯Ag纳米线、纯ZnO纳米球、Ag/ZnO异质结对罗丹明B的可见光降解效率,结果发现Ag/ZnO/ZnSe异质结表现出了更高的光催化效率。其光催化性能的提高主要是由于Ag/ZnO/ZnSe异质结的作用促使电子空穴对的分离,降低了电子空穴对的复合机率,从而提高了材料的光催化效率。     

CuS/TiO2纳米管异质结阵列的制备及光电性能

利用水热反应制备了CuS/TiO2纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段表征了异质结阵列的表面形貌和晶体结构.电流-电压曲线结果表明,CuS/TiO2纳米管异质结阵列具有明显的整流效应.根据表面光电压谱和相位谱,在376～600 nm之间,CuS/TiO2纳米管异质结阵列表现为p型半导体特征,电子在表面聚集;在300～376 nm之间表现为n型半导体特征,空穴在表面聚集;在376 nm处异质结阵列的表面光伏响应为零.CuS/TiO2和CuS/ITO之间界面电场的不同导致异质结在不同波长范围内表面电荷聚集的差异.光电化学性能测试发现,以CuS/TiO2纳米管异质结阵列为光阳极组成的光化学太阳电池,在大气质量AM 1.5G,100 mW/cm2标准光强作用下具有0.4%的光电转换能力.