室温制备低电阻率高透过率H,W共掺杂ZnO薄膜

采用脉冲直流磁控溅射法,以WO3:ZnO陶瓷靶为溅射靶材,通过在溅射气氛中引入H2的方式,在室温条件下制备了低电阻率、高可见和近红外光区透过率的H,W共掺杂ZnO (HWZO)薄膜.系统地研究了H2流量对所制备的HWZO薄膜的结构、组分、元素价态、光电特性的影响.结果表明:掺入的H可促进Zn的氧化,改善薄膜的结晶质量,提高薄膜透过率.H引入之后薄膜的载流子浓度增加,电阻率降低.在H2流量为6mL/min时制备的HWZO薄膜性能最优,电阻率为7.71×10-4 Ω·m,光学带隙为3.58 eV,400-1100 nm的平均透过率为82.4％.     

B掺杂ZnO透明导电薄膜的实验及理论研究

采用脉冲直流磁控溅射技术与基于密度泛函理论的平面波赝势方法对B掺杂ZnO （BZO）薄膜进行了研究. 以B₂O₃：ZnO陶瓷靶为溅射靶材,制备了低电阻率、可见和近红外光区高透过率的BZO薄膜. 系统地研究了衬底温度对BZO薄膜的结构、光电特性的影响. 结果表明：适当的增加衬底温度可以促进BZO薄膜结晶质量改善,晶粒尺寸增加,迁移率增大,电阻率降低. 在200 ℃时制备了电阻率为7.03×10^-4 Ω·cm,400–1100 nm平均透过率为89%的BZO薄膜. 理论模拟结果表明：在BZO薄膜中,以替位方式掺入的B （B_Zn）的形成能最低,B主要以替位形式掺入ZnO,其次分别为八面体间隙（B_IO）和四面体间隙（B_IT）的掺杂方式. B 掺入后,费米能级穿过导带,材料表现出n型半导体特性,光学带隙展宽,导电电子主要来源于B 2p,O 2p及Zn 4s电子轨道. 关键词： BZO薄膜 第一性原理计算 磁控溅射 太阳电池     

硅薄膜沉积中等离子体辉光功率和阻抗的测试分析

采用改进的电压和电流测试方法对衬底电极外加不同电压V_s的射频等离子体中的阻抗和功率消耗进行了测试分析.结果表明：在射频电极施加恒定的电压V_el时，随衬底电极外加电压V_s的增加，辉光的电流在增加，结果导致阻抗在减小；另外，通过计算分析发现：仅有一小部分功率用于辉光，大部分功率消耗在匹配器和电缆上.通过对等离子体电学特性的综合测试分析也说明：在保证有足够多的硅烷时，衬底电极外加电压V关键词： 等离子体 辉光功率 阻抗 诊断     

FeCl3模板辅助法由质子盐制备氮、硫、铁三掺杂碳纳米片及其催化氧还原反应

作为一种新型能源技术,燃料电池具有能源转化效率高、燃料可再生、运行安全清洁等优点,因而在应对全球持续增长的能源、环境问题方面受到广泛的研究.但是,燃料电池的阴极氧还原反应(ORR)存在动力学缓慢的固有特性,其反应过电位高,需要在催化剂的辅助下才能顺利发生反应并提供足够的电极电势.目前ORR催化性能最优的是铂基催化剂,但其存在着资源稀缺、价格昂贵、循环寿命差等缺陷,这也是制约燃料电池商业化应用的主要因素.因而要想实现燃料电池的大规模应用,寻找新的可替代铂基催化剂、且储量丰富、价格低廉的优秀ORR催化剂成为了研究的热点.近几年来,杂原子掺杂的碳材料以其价格低、催化性能卓越、优异的稳定性和抗甲醇性能等优点,逐渐发展成为最有前景的ORR催化剂.本文以FeCl3为模板和铁源,质子盐对苯二胺(PPS)为碳、氮、硫源,采用简单的一步中和法制备氮、硫、铁三掺杂的二维介孔碳纳米片催化剂(NSFC).TEM和BET结果显示,FeCl3不仅起到了二维模板的作用,同时在热处理过程中与无定形碳发生作用形成了丰富的介孔,大大提高了材料的比表面积和结构开放性,为ORR反应提供了反应场所.XPS结果显示,质子盐中和合成法不仅有效地简化了NSFC的合成步骤,而且能够灵活地控制材料的元素组成,实现了氮和硫的原位掺杂,有效构筑了杂原子掺杂活性位;同时FeCl3也为催化剂材料引入了Fe元素,进而形成催化活性更加优异的Fe-Nx活性位.电化学测试结果表明,通过调整FeCl3和PPS的比例,NSFC-3催化剂材料在结构形貌和表面功能达到了同时最优化,获得了与商业30 wt%Pt/C可比的催化性能,其起始电位和极限电流密度分别达到了–0.03 V和5.05 mA/cm2,同时NSFC-3具有优于商业30 wt%Pt/C的催化选择性、稳定性和抗甲醇性能.这源于稳定的二维纳米片层结构、丰富的表面介孔结构、大的比表面积和活性位点暴露率以及多种催化活性位点的协同催化效应.     

室温合成非晶三硫化钼析氢催化剂的性能调制以及其在串联制氢器件中的应用

高催化活性、低成本、良好工艺兼容性以及高稳定性的析氢催化剂是实现一体化光电化学水解制氢器件的关键, 然而传统的贵金属催化剂由于储量稀缺、成本高昂而严重限制了光电化学水解制氢器件的产业化进程. 本文在室温下通过湿法化学合成法制备了高催化活性、成本低廉以及工艺兼容性好的非金属非晶三硫化钼析氢催化剂, 并研究了不同催化剂滴涂量对其催化活性以及串联制氢器件制氢性能的影响. 结果表明, 存在最优化非晶三硫化钼催化剂滴涂量以获得最佳催化活性(10 mA/cm²电流密度对应电势达260 mV vs. RHE(可逆氢电极), 塔菲尔斜率达68 mV/dec), 其粗糙表面以及多孔结构可获得更大的电化学接触面积以促进析氢反应. 进一步将其作为光阴极应用于串联制氢器件, 可有效降低过电势损失和提高光生电流密度输出, 与光阳极结合有望提高制氢效率.     

高分子化学探索性实验:α,ω-羧基聚二甲基硅氧烷的可控合成

以高分子化学实验课程为载体,将学生课外科研活动与高分子化学实验以及任课教师所在科研团队的科研成果有机结合起来,把功能高分子的设计与结构表征提前引入到高分子化学实验中,形成了一整套较为完整、具有探索性和综合性的高分子化学实验实施方案。以α,ω-羧基聚二甲基硅氧烷(α,ω-羧基硅油)的可控合成为例,通过引导本科生独立地进行文献检索、实验方案设计、材料合成和结构表征及实验报告撰写,既提高了他们利用已学的有机化学和高分子化学知识进行综合分析的能力,又培养了其查阅文献、分析文献和形成创新性思维的能力。     

溶液法铝诱导晶化多晶硅薄膜

介绍了一种基于溶液的廉价制备Al诱导晶化多晶硅薄膜的方法. 先以低压化学气相沉积(LPCVD)方法制备50 nm厚的非晶硅(amorphous silicon, a-Si)薄膜作为前驱物, 通过旋涂的方法, 将含有Al的盐溶液涂覆在a-Si薄膜表面, 550-620 ℃下氮气氛围退火若干小时得到多晶硅薄膜. 文中针对化学诱导源的种类、前驱物表面状况对晶化效果的影响进行了研究. 发现只有反应生成物中含有偏铝酸根(AlO-2)的碱性溶液才能发生诱导晶化, 而若Al溶液浓度过低, 则不能得到连续的多晶硅薄膜. a-Si表面若附有薄氧化层会有利于Al盐溶液在表面上的粘附以及得到大尺寸的晶粒, 然而又会增高退火晶化所需要的温度. 同时溶液在薄膜表面的粘附状况还会受到溶液中存在的其它离子的影响. 因此必须选用合适的实验条件.     

Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

介绍了近年来低成本Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu_2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu_2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu_2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu_2O吸收层在Cu_2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga_2O_3等)和背表面电场(如p~+-Cu_2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga_2O_3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga_2O_3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu_2O基太阳电池的开路电压V_(oc)(可达到1.2 V)和光电转换效率.p~+-Cu_2O(如Cu_2O:N和Cu_2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu_2O(Cu_2O:Na)作为吸收层和Zn_(1-x)Ge_x-O作为n型缓冲层,Cu_2O异质结太阳电池(器件结构:MgF_2/ZnO:Al/Zn_(0.38)Ge_(0.62)-O/Cu_2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.     

SnCl4醇水溶液制备SnO2电子传输层及其在钙钛矿太阳电池中的应用

二氧化锡因其具有高透过率及高电子迁移率已被广泛应用于钙钛矿太阳电池中作为电子传输层.本文采用无水SnCl4作为锡源前驱,乙醇作为溶剂,水作为氧化剂,通过SnCl4的水解反应制备了SnO2电子传输薄膜.研究发现改变溶液中水的比例,可以调控SnO2薄膜的形貌及光电性能.通过制备工艺优化、将其作为电子传输层最终获得了效率高达17.38;的平面钙钛矿太阳电池.     

GPC法测定塑料粘结炸药中高分子材料的相对分子质量及其分布

采用凝胶渗透色谱法使用示差折光检测器与二极管阵列检测器联用技术,并根据高分子材料在溶剂中的不同溶解能力对塑料粘结炸药中偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物混合体系进行了分离及相对分子质量测试,获得混合体系中单一组分的相对分子质量及其分布,建立了适合于该混合体系的GPC测定方法。经与原材料的相对分子质量结果比对,证明该方法分离效果良好。