CdS/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备出TiO2纳米管阵列,再通过化学水浴沉积法在TiO2纳米管阵列上负载CdS纳米颗粒.利用XRD、FESEM和UV-Vis分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和光学性质进行表征,并研究了不同含量CdS负载的复合薄膜对光催化降解气相苯性能的影响.结果表明,CdS纳米颗粒均匀沉积到TiO2纳米管阵列上,所制备的复合薄膜光吸收带边均扩展到了可见光区.CdS的修饰大幅度提高了TiO2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,其中负载CdS质量分数为3;的TiO2纳米管阵列光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为80;,终产物CO2的浓度为640 mg/m3.     

籽晶辅助化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列

采用籽晶辅助化学水浴沉积法,即先用磁控溅射法在硅片上制备c轴取向的ZnO薄膜,以此作为籽晶层,利用化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD),研究了ZnO薄膜籽晶层的沉积温度、水浴温度和前驱体溶液中Zn源的初始浓度等对ZnO纳米棒阵列生长的影响,由此得到了结晶性好且几乎垂直于衬底方向的ZnO纳米棒阵列的生长条件,为制备基于ZnO纳米棒阵列的器件提供了条件.     

梳子状ZnO纳米棒阵列的制备及表征

采用水热法在HTlc-ZnAlCO3纳米片上对称生长出平行排列的梳子状ZnO纳米棒.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对得到的样品进行表征.揭示ZnO纳米棒的可控生长规律,在此基础上对其生长机理进行初步探讨.     

CsPbI3复合TiO2纳米管阵列的制备及表征

为提高二氧化钛纳米管阵列(TiO2 NTAs)的光电化学性能,对其进行半导体复合改性处理.采用阳极氧化法制备得到TiO2 NTAs,热注入法制备得到全无机钙钛矿CsPbI3,浸渍法实现CsPbI3与TiO2 NTAs的复合,制备得到不同浸渍次数的CsPbI3/TiO2 NTAs.通过一系列光电性能测试表明,经CsPbI3复合改性处理后,TiO2 NTAs的光电化学性能有明显的提高,且经4次浸渍得到的CsPbI3/TiO2 NTAs光电性能最佳,其饱和光电流密度为0.92 mA/cm2,约为TiO2 NTAs的2.97倍,且对应的光转换率最高约为0.55;.除此之外,其瞬态光电流密度最大,约为0.69 mA/cm2,并表现出最佳的光响应特性.     

电沉积法制备ZnO纳米棒阵列及其发光特性

本文以掺F的SnO2导电玻璃为基板,以硝酸锌水溶液为电解液,采用三电极恒电位体系电沉积制备ZnO纳米棒阵列,系统考察了硝酸锌浓度和沉积电位等工艺参数对ZnO纳米棒阵列的微观形貌及其发光性能的影响规律.结果表明,硝酸锌浓度和沉积电位对纳米棒阵列的形貌有显著影响,控制适宜的工艺条件可以制备出直径分布均匀、结晶性好且纯度高的六方纤锌矿ZnO纳米棒阵列.荧光光谱分析表明,电沉积制备出的ZnO纳米棒阵列在385 nm附近有一个强荧光发射峰,且发光性能稳定、对纳米棒阵列微观形貌的细微变化不敏感,使其在发光二极管和激光器等领域具有广阔的应用前景.     

基于直流磁控溅射晶种层的ZnO纳米阵列的制备及性能研究

采用直流反应磁控溅射法制备品种层薄膜,研究O2/Ar气体分压比和退火温度对品种层结构和微观形貌的影响.通过化学水浴沉积,在预制有晶种层的薄膜上制备ZnO纳米阵列结构,研究不同前驱体浓度和预制晶种层对纳米阵列生长的影响.结果表明,当O2/Ar中O2分压减少,薄膜均匀性较差,当Ar分压增加薄膜由于扩散而趋于平整.退火温度增加,晶粒尺寸增大,内应力降低.磁控溅射法预制的晶种层上生长的纳米棒垂直于衬底生长,(002)晶面的衍射峰强最高,说明纳米棒沿c轴择优取向.生长液的浓度对纳米棒的形貌影响显著,随着生长液浓度的升高,ZnO纳米阵列直径增大,顶端趋于平整的六棱柱结构.     

柔性有序ZnO纳米棒/TiO2纳米粒子复合薄膜的制备及其光电转换性能研究

采用电沉积法,在柔性不锈钢网基底上制备了ZnO纳米棒阵列,随后旋涂P25浆料,最终经退火后得到了ZnO纳米棒阵列/TiO2纳米粒子的复合结构薄膜,详细探讨了TiO2纳米粒子的填充,初级ZnO纳米棒阵列的形貌,P25浆料的旋涂次数以及表面活性剂PEG添加量等制备条件对复合结构光阳极形貌及光电性能的影响.研究表明:TiO2纳米粒子的引入能有效提高光阳极的比表面积,增强半导体与染料的耦合能力,ZnO纳米棒阵列能够为电子提供快速传输的通道.最佳制备条件为:初级ZnO纳米棒沉积次数为两次,浆料浓度为1 g/50 mL,旋涂浆料次数为三次,PEG添加量为4g/100 mL,制备的复合结构DSSC的光电转换效率较单一纳米棒阵列有一定的提高.     

ZnO纳米针阵列合成及台阶动力学生长机理研究

采用化学气相沉积系统,不用催化剂,生长过程中采用变温技术,在Si基片上合成了ZnO纳米针阵列.扫描电子显微图(SEM)显示ZnO纳米针阵列整齐密集生长在基片上,其棒状部分粗细均匀,直径约100 nm.透射电子显微照片(TEM)显示ZnO纳米针尖端呈现一系列的台阶.X射线衍射(XRD)图谱上只存在ZnO的(002)衍射峰,说明ZnO纳米针沿c轴择优取向.运用台阶动力学和奇异面生长理论分析表明ZnO纳米棒是典型的奇异面上单二维成核法向层生长机制.当单圈圆台阶扫过整个晶面的时间ts大于奇异面法向生长一个台阶高度所用时间tn时,在纳米棒顶端形成针尖;当单圈圆台阶扫过整个晶面的时间ts小于或等于奇异面法向生长一个台阶高度所用时间tn时,在纳米棒顶端不能形成针尖.     

反应离子刻蚀制备石墨烯纳米盘阵列

采用化学气相沉积法以乙醇为碳源在铜箔生长的单层高质量的石墨烯并将其转移到SiO2/Si基底上。然后在通过自组装的方法在石墨烯表面覆盖一层单层的PS微球阵列。采用反应离子刻蚀的方法在一定的刻蚀条件下对其进行刻蚀,随着刻蚀的时间增加,PS微球的会被逐渐刻蚀掉,石墨烯也会在这个过程中随着被刻蚀。将残留的PS微球杂质去掉后,会在 SiO2/Si基底上呈现出排列规整的石墨烯纳米盘阵列。通过场发射扫描电子显微镜( SEM)、拉曼光谱对石墨烯纳米盘及其形成过程进行表征和分析,为后续制备高质量石墨烯纳米带、石墨烯纳米点、石墨烯纳米盘提供参考。     

等离子体Ag/TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

以电化学阳极氧化法制备的Ti O2纳米管阵列为基底,分别通过电化学沉积法、化学还原法和浸渍法制备出Ag修饰的Ti O2纳米管阵列,采用XRD、FESEM和UV-Vis等测试手段对样品的组成、结构及形貌等进行表征。以气相苯为降解物,对样品进行光催化活性测试。结果表明:与其他两种方法相比,化学还原法使得Ag纳米颗粒均匀分布在Ti O2纳米管阵列的表面,并表现出更好的光催化降解气相苯的能力。     

Characterization of annealed zinc oxide nanotip array prepared by chemical bath deposition

We investigate the characteristics of thermally annealed ZnO nanotip in various ambient. AZO seed layer was first prepared on glass substrate by RF sputtering. A vertically oriented ZnO nanotip array was grown on AZO seed layer/glass by chemical bath deposition with precursors of zinc nitrate and ammonia at 70 °C. By thermal annealing in N₂O ambient at 300 °C for 1 hour, the characteristics of ZnO nanotip array were improved and the ultraviolet sensor shows the best rise time of 50 s, decay time of 70 s and on/off current ratio of 26.04.     

磁控溅射（TiO2-ZnO）/TiO2梯度复合薄膜的制备及光致亲水性研究

采用磁控溅射离子镀设备制备了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜,通过TEM、AFM、Raman、XPS分析了复合薄膜的结构、形貌和表面羟基含量,以甲基橙作为有机降解物,研究了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜与普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜在光催化性能和光致亲水性能上的差异。结果表明:(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜具有以主体为TiO2-ZnO层、顶层为TiO2的梯度结构,且薄膜表面致密、粒径均匀(10～14 nm),光催化性和亲水性均优于普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜,且其光波响应范围红移至450 nm、表面羟基含量高达12.53%,同时梯度复合薄膜的抗光腐蚀性能良好,4 h以后其润湿角仍保持不变。     

直流反应磁控溅射法制备ZnO: Zr透明导电薄膜

以Zn∶ Zr为靶材,利用直流反应磁控溅射法制备了ZnO∶ Zr透明导电薄薄膜.研究了沉积压强对ZnO∶ Zr薄膜形貌、结构、光学及电学性能的影响.实验结果表明所制备的ZnO∶ Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向.沉积压强对ZnO∶ Zr薄膜的晶化程度、形貌、生长速率和电阻率影响很大,而对其光学性能如透光率、光学带隙及折射率影响不大.当沉积压强为2Pa时,ZnO∶ Zr薄膜的电阻率达到最小值2.0×10-3Ω ·cm,其可见光平均透过率和平均折射率分别为83.2％和1.97.     

原子层沉积与磁控溅射法制备TiO2薄膜性能对比研究

分别采用原子层沉积(ALD)和磁控溅射法(MS)在Si和石英衬底上制备TiO2薄膜,并进行退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外分光光度计对这两种方法制备薄膜的晶型结构、表面形貌和光学特性进行分析对比.结果显示,对于沉积态TiO2薄膜,ALD-TiO2和MS-TiO2未能检测到TiO2衍射峰.ALD-TiO2为颗粒膜,其表面粗糙,颗粒尺寸大;MS-TiO2薄膜表面平整.经退火后,两种方法制备的TiO2薄膜能检测到锐钛矿A(101)衍射峰,但结晶质量不高.受薄膜表面形貌和晶型结构等因素影响,退火前后ALD-TiO2透过率与MS-TiO2透过率变化不一致.对于沉积态和退火态薄膜的禁带宽度,ALD-TiO2分别为3.8eV和3.7 eV,吸收边带发生红移,MS-TiO2分别为3.74 eV和3.84 eV,吸收边带发生蓝移.     

射频磁控溅射制备纳米TiO2薄膜的表征和亲水性能

采用射频磁控溅射TiO2陶瓷靶的方法在硅和石英衬底上制备纳米TiO2薄膜,并经950℃退火1h.通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和接触角仪对薄膜相结构、表面形貌、光学性能和亲水性能进行表征.结果表明,与950℃退火1h相比,未退火薄膜是无定形结构并呈现较高的光致亲水性能.退火薄膜是锐钛矿和金红石混合相,其中锐钛矿相质量分数是11.34％.未退火和950℃退火1h的薄膜样品的能隙分别是3.03 eV和3.11 eV.未退火薄膜具有较高的光致亲水性能主要归因于其较低的光学能隙.退火薄膜的热致亲水性能与其相结构、表面清洁度和粗糙度有关.     

ZnO纳米线/纳米棒混合阵列的制备及其光致发光性能研究

使用无催化剂热蒸发法,在ZnO/Si薄膜衬底上制备了ZnO纳米线/纳米棒混合阵列.其中,纳米线的直径为10～20nm,纳米棒的直径为60～160 nn,二者混合在一起垂直生长于衬底表面.从衬底的上游到下游位置,混合,阵列中纳米线的含量逐渐下降,纳米棒逐渐增多.室温光致发光测试发现尺寸较小的纳米线阵列的紫外光发光强度比大尺寸纳米棒阵列高约5倍.持续激发光照射下,纳米线阵列的发光强度逐渐上升,停止光照后又逐渐下降到初始值,这可以用纳米线表面O2分子的解吸附和吸附过程来理解.     

Si(111)衬底上ZnO薄膜的磁控溅射法制备及表征

采用磁控溅射法在(111)单晶硅衬底上沉积了ZnO薄膜,并研究了退火温度对ZnO薄膜晶体质量、晶粒度大小、应力和光致发光谱的影响.X射线衍射(XRD)表明薄膜为高度c轴择优取向.不同退火温度下的ZnO薄膜应力有明显变化,应力分布最为均匀的退火温度为500℃.室温下对ZnO薄膜进行了光谱分析,可观测到明显的紫光发射(波长为380nm左右).实验结果表明,用磁控溅射法在单晶硅衬底上能获得高质量的ZnO薄膜.