TiO2光催化剂的形貌与晶面调控

二氧化钛（TiO₂）具有化学稳定性高、无毒、价格低廉、来源广泛及光电性能优异等优点,被广泛应用于太阳能电池和光催化等领域,尤其是在污染物的光催化降解方面,可很好地解决当前的环境污染问题。但一方面受带隙宽度限制,使其对太阳光的利用率不足5%,不能充分利用太阳光中的可见光;另一方面由于光生电子-空穴容易结合,催化效率低,从而使TiO₂的实际应用受到限制。因此必须采取合适的措施,一方面要增强TiO₂对可见光的吸收,提高对太阳光的利用率;另一方面要抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化效率。目前越来越多的科学家通过控制TiO₂的形貌、晶型、特殊晶面暴露等手段来提高TiO₂光生电子-空穴的传输速率和光电转换效率。本文主要综述了近年来在TiO₂光催化剂的特殊形貌和特殊晶面暴露等方面的研究进展,对未来的研究和发展方向作了展望。     

InGaAlP/InGaP多量子阱中的红外向可见光的上转换

利用808nm激光二极管泵浦的Nd:YAG晶体发出的1064nm皮秒激光器实现了InGaAlP多量子阱材料的红外1064nm向可见光波长660nm、625nm、580nm的上转换,并且通过条纹相机收集的时间分辨表征了此材料的上转换激发态的寿命.波长1064nm向625nm的上转换激发态寿命约为5ns,而1064nm向660nm的上转换激发态寿命约为7ns.通过双光子原理解释了此现象.     

非晶TiO2修饰CuBi2O4光阴极增强其光电化学产氢活性

光催化作为太阳能利用领域的研究热点引起了广泛的关注.其中,光电化学技术能够通过分解水提供清洁的氢能源,因此被认为是一种潜在的新能源制造方式.在光电化学分解水产氢的过程中,最重要的是高效光电极的制备.一系列n型半导体材料已被广泛地报道并用作光阳极,如BiVO4,ZnO,Fe2O3等.然而对于光阴极材料,其可选择性则较少.CuBi2O4是一种天然矿物,具有廉价易得以及化学性质稳定的特性,而且是一种p型半导体材料,因此能够用于制备光阴极;另外因为其强的可见光响应(1.70 eV),所以具有广泛的应用前景.目前对于CuBi2O4光阴极研究主要集中在合成和理论计算方面,而对于如何促进界面处的载流子分离研究较少.本文通过一种简单的电沉积方法成功制备出CuBi2O4光阴极,然后利用非晶TiO2和助催化剂Pt进行修饰后将其用于光电化学产氢.由于形成了CuBi2O4/TiO2 p-n结,因此其光阴极活性得到增强.新的Pt/TiO2/CuBi2O4光阴极在0.60 V偏压处的光电流为0.35 mA/cm2,其数值约为Pt/CuBi2O4光阴极的两倍.XRD结果表明,我们制备的CuBi2O4为纯相且结晶性较好,其表面修饰的TiO2为非晶相的.SEM结果表明,CuBi2O4电极层由100-150 nm的颗粒构成.紫外-可见吸收光谱表明,制备的CuBi2O4光电极拥有良好的可见光吸收性质,而且TiO2修饰未对CuBi2O4的光吸收产生明显的影响.XPS结果表明,修饰TiO2并未对CuBi2O4电极造成成分上的破坏.光电化学测试表明,修饰TiO2层厚度和结晶性会影响光电极的最终活性.修饰四层TiO2和退火200 oC的样品具有最好的活性.另外稳定性测试也表明,修饰非晶TiO2的CuBi2O4光阴极具有良好的稳定性.在IPCE测试中,Pt/TiO2/CuBi2O4光阴极在其光响应范围内均比Pt/CuBi2O4光阴极表现出更高的效率.阻抗结果测试中Pt/TiO2/CuBi2O4光阴极具有更小的阻抗,这表明其载流子传输更加高效.在Mott-Shetty测试中,Pt/TiO2/CuBi2O4和Pt/CuBi2O4光阴极都表现出p型半导体性质,但是Pt/TiO2/CuBi2O4具有更负的平带电位,这表明修饰的TiO2仍具有n型半导体材料的特性,并与p型的CuBi2O4形成p-n结,从而促进了载流子分离效率.     

碳辅助CVD制备氧化硅纳米线及其光学性能

利用碳辅助CVD方法, 在1100~1140 ℃、常压、N2/H2气氛下, 以Fe-Al-O复合体系为催化剂, 在石英衬底上制备了大量非晶氧化硅纳米线. 该纳米线直径为20~200 nm, 长数百微米. 利用透射电镜、扫描电镜及电子能谱对氧化硅纳米线的形貌及组分进行了表征与分析; FTIR光谱显示了非晶氧化硅的3个特征峰(482, 806和1095 cm-1)和1132 cm-1无序氧化硅结构的强吸收峰. 氧化硅纳米线的光致发光光谱(PL)表明其具有较强的438 nm荧光峰.     

磷化物半导体纳米材料的合成和表面性质

在低温（80～100℃）常压下用Na₃P分别和GaCl₃,InCl₃反应制备了GaP,InP纳米材料,对材料的物相结构和微观形貌进行了表征. 研究了GaP纳米晶体在氮气中的表面反应活性,该纳米晶体的重量在370～480℃之间会增加,可以认为氮气分子被吸附在了GaP纳米晶体的表面并发生了活化反应.     

STUDY ON THE STABILITY OF GaAs/AlGaAs SUPERLATTICE STRUCTURE

This paper reports the stability of GaAs/AlGaAs superlattice structures after theorem annealing, Zn diffusion and MeV Si⁺ ion implantation. The MeV Si⁺ ion implantation induced damage in GaAs/AlGaAs superlattices, its annealing properties, and the effects on superlattice structure stability are reported as well. Thermal annealing at 650℃ for 30min has little effect on superlattice structure. Zn diffusion may induce superlattice layer disordering. And annealing at 650℃ for 30min can eliminate damage caused by 2.3MeV,1.5×10¹⁵ cm^-2 Si⁺ ion implantation, which cannot induce superlattice layer disordering.     

Synthesis and surface reactivity of phosphide nanocrystals

Gap and InP nanocrystals were synthesized from Na₃P and GaCI₃ at low temperature (80–100°C) and atmospheric pressure. The samples were characterized by XRD and TEM measurements. The surface reactivity of Gap nanocrystals was studied by heating in N₂. The weight of the nanocrystals increased at the temperature between 370°C and 480°C. It can be concluded that N, molecule was absorbed and reactivated on the surface of Gap nanocrystals. Keywords: gallium phosphide, indium phosphide, nanocrystal, surface reactivity.     

基于晶体学原理的高效光催化材料的设计与制备

光催化技术是一种将太阳能转换为化学能的新技术,基于该技术可利用半导体光催化材料实现光催化分解水制氢、二氧化碳还原制备有机物、降解有机污染物等,是解决未来能源和环境问题的潜在途径之一.然而,作为光催化技术的核心,光催化材料面临着光吸收范围窄、光生载流子分离效率低等问题,这些问题严重制约着光催化能量转化效率及其实际应用.针...     

反应时间对GaP纳米材料粒度的影响

以GaCl3和Na3P为原料,利用苯热合成方法,在相同的温度、不同的反应时间下制备GaP纳米粒子。由分散在苯中的GaP纳米粒子的吸收光谱和透射电子显微镜测试结果可知,反应时间延长时GaP苯溶液的光吸收谱发生明显的蓝移。本文分析了出现这一现象的原因,并从实验上进行了验证。     

非晶TiO_2修饰CuBi_2O_4光阴极增强其光电化学产氢活性（英文）

光催化作为太阳能利用领域的研究热点引起了广泛的关注.其中,光电化学技术能够通过分解水提供清洁的氢能源,因此被认为是一种潜在的新能源制造方式.在光电化学分解水产氢的过程中,最重要的是高效光电极的制备.一系列n型半导体材料已被广泛地报道并用作光阳极,如BiVO_4,ZnO,Fe_2O_3等.然而对于光阴极材料,其可选择性则较少.CuBi_2O_4是一种天然矿物,具有廉价易得以及化学性质稳定的特性,而且是一种p型半导体材料,因此能够用于制备光阴极;另外因为其强的可见光响应(1.70 eV),所以具有广泛的应用前景.目前对于CuBi_2O_4光阴极研究主要集中在合成和理论计算方面,而对于如何促进界面处的载流子分离研究较少.本文通过一种简单的电沉积方法成功制备出CuBi_2O_4光阴极,然后利用非晶TiO_2和助催化剂Pt进行修饰后将其用于光电化学产氢.由于形成了CuBi_2O_4/TiO_2 p-n结,因此其光阴极活性得到增强.新的Pt/TiO2/CuBi_2O_4光阴极在0.60V偏压处的光电流为0.35 mA/cm~2,其数值约为Pt/CuBi_2O_4光阴极的两倍.XRD结果表明,我们制备的CuBi_2O_4为纯相且结晶性较好,其表面修饰的TiO_2为非晶相的.SEM结果表明,CuBi_2O_4电极层由100-150nm的颗粒构成.紫外-可见吸收光谱表明,制备的CuBi_2O_4光电极拥有良好的可见光吸收性质,而且TiO_2修饰未对CuBi_2O_4的光吸收产生明显的影响.XPS结果表明,修饰TiO_2并未对CuBi_2O_4电极造成成分上的破坏.光电化学测试表明,修饰TiO_2层厚度和结晶性会影响光电极的最终活性.修饰四层TiO_2和退火200℃的样品具有最好的活性.另外稳定性测试也表明,修饰非晶TiO_2的CuBi_2O_4光阴极具有良好的稳定性.在IPCE测试中,Pt/TiO_2/CuBi_2O_4光阴极在其光响应范围内均比Pt/CuBi_2O_4光阴极表现出更高的效率.阻抗结果测试中Pt/TiO_2/CuBi_2O_4光阴极具有更小的阻抗,这表明其载流子传输更加高效.在Mott-Shetty测试中,Pt/TiO_2/CuBi_2O_4和Pt/CuBi_2O_4光阴极都表现出p型半导体性质,但是Pt/TiO_2/CuBi_2O_4具有更负的平带电位,这表明修饰的TiO_2仍具有n型半导体材料的特性,并与p型的CuBi_2O_4形成p-n结,从而促进了载流子分离效率.