纳米洋葱碳的制备及其微波吸收特性研究

采用化学气相沉积法(CVD)制备了一种可应用于微波吸收材料的纳米洋葱碳(CNOs),通过酸洗-煅烧-磁选对其进行纯化处理.研究了样品形貌、物相组成、磁性能及其微波吸收特性.带有Fe-Ni核心的CNOs呈现出高度石墨化的碳层包覆金属核心的核壳结构,金属核心的存在提高了材料的复磁导率和阻抗匹配程度.模拟结果表明,微波吸收峰随着匹配厚度的增加逐渐向低频移动;当厚度为5.81 mm,频率为4.08 GHz处的最小反射损耗(RL)达到了-52.5 dB,且厚度在2 mm时,有效吸收带宽(RL<-10 dB)达到了3.36 GHz(11.92～15.28 GHz).这种优异的微波吸收特性表明CNOs有望在轻质高效吸波材料领域得到广泛应用.     

化学气相沉积法制备CNOs及其磁选纯化研究

以金属镍铁为催化剂,通过化学气相沉积法高选择性地制备了纳米洋葱碳( CNOs)。所制备的CNOs为内嵌金属核心与中空CNOs的混合物,常规的酸洗-煅烧纯化工艺往往会造成外层碳壳的破坏,形成无定型碳。通过对CNOs的铁磁性分析,提出了磁选分离工艺,可以有效地将内嵌金属的CNOs与空心CNOs分离,分离后空心CNOs纯度在95;以上。     

纳米非晶碳薄膜的制备及其场致电子发射特性

采用微波等离子体增强化学气相沉积(MPECVD)法,在涂有FeCl3的硅衬底上制备出了纳米非晶碳薄膜.通 过SEM、XRD和拉曼光谱分析了薄膜材料的形貌和结构.并研究了薄膜材料的场发射特性.结果表明:薄膜的开启电场仅为0.39 V/μm;当电场强度为1.85 V/μm时,电流密度高达3.06 mA/cm2;且场发射点均匀、密集、稳定.迭代法计算表明薄膜材料的功函数为3.1 eV,发射点密度约为1.7×105个/cm2.这些均表明该薄膜是一种性能优良的场发射阴极材料.     

用PECVD在低温衬底上制备类金刚石碳膜

本文报道用 RF PECVD在低温衬底上制备了类金刚石碳(DLC)膜.研究了氢稀释、气体压力和 RF 功率对薄膜性质的影响. 用光透射率、红外吸收谱和小角度X射线衍射谱分析了DLC膜的结构和光学性质.结果表明,这样制备的DLC膜是无定形态的,包含了大量的C-H键,具有良好的透明性.厚度为230nm的DLC膜在480nm后的可见光区和近红外区的透过率大于83;,所导出的Tauc光学带隙在2.7eV和3.7eV之间.本文还探讨了应用这种DLC膜作为二次电子发射材料的可能性.     

洋葱皮敏化ZnO太阳能电池的光电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米ZnO薄膜,通过Bruker D8 ADVANCE扫描电子显微镜和D/max-ⅢB型X-射线衍射仪对产物的微观形貌和晶相构成进行了分析,确定了适宜的凝胶温度为50℃,适宜的退火温度为500℃,在该制备条件下,纳米ZnO的颗粒直径和分散性适于制作太阳能电池.利用洋葱皮色素对ZnO纳米膜进行了染色敏化,通过对太阳能电池的光电性能分析,确定了适宜的洋葱皮和无水乙醇的用量为m洋葱皮∶V无水乙醇=1∶4,在此条件下,ZnO太阳能电池的的开路电压为623 mV,短路电流密度为4.15 mA/cm2,最大输出功率Pmax为1.855 mW,光电转化效率为2.06;,填充因子为0.72.对此光电池的稳定性进行了研究,结果表明在一个月的周期内,最大输出功率Pmax从1.855 mW下降到1.3 mW,即使在一个月后,其光电转化效率也达到了1.44;.     

铟掺杂的氧化锌纳米带的制备和发光特性

以混合的ZnO粉和金属In作为前驱物,通过化学气相沉积方法在Si衬底上合成了In掺杂的ZnO纳米带.利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及附带的能谱仪对它们的结构和成分进行了表征.结果表明,ZnO纳米带沿<1010>方向生长;In的掺杂浓度是21;原子分数.讨论了ZnO纳米带的形成机制和光致发光特性.     

灯丝温度对热丝CVD法制备p型氢化纳米晶硅薄膜微结构与光电性能的影响

本文采用热丝化学气相沉积法在不同灯丝温度(1650 - 1850℃)下沉积了p型氢化纳米晶硅薄膜,研究了灯丝温度对薄膜微结构、光学性能及电学性能的影响.结果表明,随着灯丝温度的升高,薄膜的晶化率先增大后略微减小,最大值是55.5;.载流子浓度和霍尔迁移率先分别从5×1017 cm-3和0.27 cm2/V·s增加到1.32×1020 cm-3和0.43 cm2/V·s后略微减小,同时电导率从0.02 S/cm显著增加到8.95 S/cm,而电导激活能则从271.5 meV急剧减小至25 meV.     

纳米金刚石膜——一种新的具有广阔应用前景的CVD金刚石

以氢气为主要反应气体生长的CVD金刚石膜的晶粒尺寸过大限制了它在某些领域的进一步应用.当晶粒组成降到纳米级时,金刚石膜会表现出许多优异的性能,具有广阔的应用前景.与通常的CVD法生长金刚石的工艺不同,氩气在纳米金刚石的生长过程中发挥着重要作用.纳米金刚石的鉴定和评价是纳米金刚石研究中的重要部分.     

直流辉光放电CVD法均匀生长纳米金刚石薄膜的研究

采用直流辉光放电化学气相沉积设备,以H2/CH4/Ar混合气体为工作气体,在2英寸硅片沉积出了晶粒尺寸为20～ 40 nm的纳米金刚石薄膜.采用SEM、Raman、微摩擦试验机等分析了不同CH4浓度、Ar浓度对NCD薄膜生长特性的影响.研究结果表明:金刚石薄膜的晶粒尺寸随着CH4浓度的增加而减小,但是过高的CH4浓度会导致石墨相大量生成;随着Ar浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒尺寸逐渐细化,但过量Ar的掺入会降低金刚石薄膜的质量;在合适的工艺参数下,薄膜摩擦系数最低可以降低到0.12,NCD薄膜的最大沉积直径为140 mm.     

螺旋波等离子体化学气相沉积法制备纳米碳化硅薄膜

采用螺旋波等离子体化学气相沉积 (HWP-CVD)技术在Si(100)和石英衬底上合成了具有纳米结构的碳化硅薄膜.通过X射线衍射(XRD)、傅立叶红外透射(FTIR)和原子力显微镜(AFM)等技术对所制备薄膜的结构、组分和形貌进行了分析,利用光致发光技术研究了样品的发光特性.分析表明,在700℃的衬底温度和1.33Pa的气压条件下所制备纳米SiC薄膜的平均颗粒度在3nm以下,红外透射谱主要表现为Si-C吸收.结果说明HWP-CVD为制备高质量纳米SiC薄膜的有效技术,所制备样品呈现出室温短波长可见发光特性,发光谱主峰位于395nm附近.     

晶硅片切割用水基切割液摩擦学性能的研究

重点研究了晶硅片切割用水基切割液中润滑剂的摩擦性能影响因素.选用低分子量的聚乙二醇(PEG)作为润滑剂,研究了不同分子量PEG作为润滑剂的摩擦学性能.在使用PEG300作为水基切割液润滑剂的情况下,相比纯水可减小硅片表面的粗糙度达86.51;;磨损体积可以减少50;,磨损表面磨屑变少.     

甲烷流量对类富勒烯碳基薄膜结构与摩擦学性能的影响

以甲烷为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积( PECVD)技术沉积类富勒烯碳基( FL-C∶H)薄膜于单晶硅基底材料表面。利用高分辨透射电镜( HRTEM)和拉曼光谱仪( Ramman)对薄膜的结构形貌进行表征;通过原位纳米力学测试系统和摩擦磨损试验机分析比较薄膜在不同甲烷流量的情况下的力学特征及摩擦学特性。实验结果表明：所制备的碳基薄膜具有类富勒烯纳米结构特征,甲烷流量对类富勒烯碳基薄膜( FL-C∶H)的结构和性能具有较大的影响;薄膜的弹性模量、硬度以及薄膜中的类富勒烯结构随着甲烷流量的增加而减小,但是摩擦系数对甲烷流量的变化不敏感。     

化学气相沉积法制备平直多壁碳纳米管的研究

本文研究了用焦炭还原二氧化碳后的一氧化碳作碳源,化学气相沉积法合成平直的多壁碳纳米管的工艺.研究表明在化学气相沉积条件下,用焦炭还原二氧化碳得到的一氧化碳在适当的铁基催化剂作用下,采用催化剂/碳原子共沉积的工艺可以生产出平直、并且内径很大的多壁碳纳米管.碳源中催化剂的浓度影响着纳米管的形成,而沉积温度对其没有影响.     

介孔羟基磷灰石与氨基修饰碳点复合结构的制备及性能研究

通过在一定水热条件下混合介孔羟基磷灰石(Mesoporous hydroxyapatite,MHA)和氨基修饰碳点(N-CDs)得到了MHA/N-CDs复合结构.利用XRD、FHR和HRTEM的表征,证实了N-CDs成功嫁接到MHA表面.N2吸附-脱附和TEM的分析指出,MHA的介孔孔径为5 nm左右,且存在一定量的大孔结构.在可见光下催化降解亚甲基兰结果表明,复合体系的光催化能力大幅提高,约是N-CDs的两倍.     

阵列式碳纳米管微波受激发射光子

采用化学气相沉积工艺(CVD)制备阵列式碳纳米管(ACNT)薄膜并检测薄膜的微波性能.当ACNT薄膜受到微波照射时,强烈地发射光子,产生耀眼的的白光,红外测温仪显示温度高达1200℃,但ACNT并不氧化燃烧.ACNT薄膜经球磨成粉状后,光子发射性能消失,在微波照射下 ACNT粉末和普通碳纳米管(MWCNT)表现相近,吸收微波能量后开始燃烧并发出红色的火焰,实测温度为720℃.研究显示ACNT具有优异的场发射性能.     

炭吸附水热法制备TmFeO3及其光催化性能研究

利用炭吸附水热法制备钙钛矿型TmFeO₃纳米粉体,通过X射线衍射仪(XRD),热重-差热分析仪(TG-DTA),紫外可见分光光度计(UV-Vis)和气相色谱仪等设备分析晶体比表面积、热稳定性、吸光性能及物相结构。以全谱镝灯为可见光光源,通过催化甲基橙降解,评价TmFeO₃粉体的光催化性能。实验结果表明,炭吸附水热法制得的TmFeO₃粉体有更高的结晶度和热稳定性,且比表面积大,吸收可见光范围增大,吸光性能更好。光催化降解甲基橙实验结果表明,光照140 min时对甲基橙的降解率达88％,是普通水热合成法制得的TmFeO₃催化性能的1.5倍。     

铁催化薄膜的微观结构对碳纳米管阵列生长的影响

本文利用热化学气相沉积法（TCVD）,系统地研究了NH3预处理对硅基底上沉积的催化剂铁膜的结构及所制备的碳纳米管形态的影响。研究结果表明,利用氨气对硅基底上的催化剂铁膜进行适当的预处理不仅可以将催化剂颗粒细化,还可以使催化剂在碳纳米管的制备过程中保持较高的催化活性,促进分解出的活性碳原子在催化剂中扩散和析出,增强碳纳米管的成核和生长,从而合成出纯度较高、定向性好的碳纳米管阵列。     

ZrO2纳米粉体的形貌可控合成及其吸附性能研究

利用水热法,以Zr(SO4)2·4H2O为原料,添加Na2SO4后合成出花状和棒状形貌可控的纳米ZrO2纳米粉体.随着SO42-浓度升高,t-ZrO2含量逐渐减少,颗粒微观形貌由三维花状变为二维棒状.利用XRD和SEM研究了Na2SO4对ZrO2粉体相结构、微观形貌和粒径的影响规律.确定了SO42-对结构和形貌调控的关键性作用,并提出了可能的成型机理.花状ZrO2对罗丹明B有良好的吸附性能,吸附容量达到20 mg/g,而棒状ZrO2的吸附性能一般,仅为4 mg/g.     

SiO2对MgO陶瓷烧结性能影响

以微米MgO (AR)为主要原料,纳米SiO2 (AR)为添加剂,制备镁基陶瓷材料,旨在提高MgO陶瓷烧结性能.通过XRD和SEM等检测手段对煅烧后试样的物相组成和微观结构进行表征,重点研究添加剂SiO2对MgO陶瓷的物相组成、结构及相对密度影响.结果表明:添加SiO2对MgO陶瓷基体起到促烧作用.随着SiO2加入量的增加,烧后试样的相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小趋势.加入4mol;的SiO2,经1550℃煅烧后试样相对密度达到96.5;;引入的SiO2与基体中的MgO生成M2SO4新相,同时钉扎在方镁石晶界及晶界气孔处,通过抑制方镁石相的晶界移动,进而阻碍方镁石晶粒的长大,促进了基体致密化程度.