应用于半导体器件的掺杂纳米金刚石膜

金刚石膜有着高的热导率、宽禁带、高的介质击穿场强、高的载流子迁移率等优点,是非常理想的半导体材料.本文介绍了掺杂纳米金刚石薄膜作为半导体器件工作层的优点,综述了金刚石p型掺杂和n型掺杂的研究现状,并对影响纳米金刚石薄膜生长的因素进行了探讨.指出了金刚石膜在半导体器件的应用趋势,并对其应用前景进行展望.     

MoO_2/GO薄膜电极的制备及其电化学性能的研究

结合电化学沉积法和浸渍法制备了不同层数"三明治"结构的MoO_2/GO复合薄膜电极材料,将其直接作为电极装配成锂电池进行电化学性能研究。结果表明:二氧化钼纳米颗粒分布均匀,缩短沉积时间(1 min)和沉积层数(2层)时,复合薄膜的厚度仅为2.4μm,此时薄膜具有最佳的电化学性能,在0.1 C电流密度下进行充放电测试,首次放电比容量可达1 250 mAh/g,循环50次后放电比容量仍有781 mAh/g,表现出良好的电化学稳定性。     

MoS2/硼掺杂石墨烯的电化学析氢和储锂性能

为了研发高效低成本的析氢反应(HER)电催化剂和高性能的电化学储锂电极材料,通过一步水热法制备MoS₂/硼掺杂石墨烯（MoS₂/BG）复合材料. 结果表明,少堆积MoS₂纳米片均匀地分散在硼掺杂石墨烯上,并具有较多的无序结构和扩大的层间距. 作为析氢反应电催化剂,MoS₂/BG复合材料表现出较高的电催化活性和较低的Tafel斜率（46.3 mV/dec）;作为电化学储锂电极材料,MoS₂/BG复合材料表现出优异的电化学储锂性能,可逆比容量为1 205 mA·h/g,并具有稳定的循环性能和显著增强的高倍率特性. MoS₂/BG复合材料电化学性能优异是由于硼掺杂改变石墨烯的电子性质和表面特性,以及无序结构较多的弱堆积MoS₂层均匀地分散在硼掺杂石墨烯表面,增加电催化析氢反应的活性位点和电化学储锂能力,降低电极反应的电子转移阻抗,增强电极反应的动力学性能.     

掺氮对纳米金刚石薄膜形貌及组成结构的影响

采用微波等离子体化学气相沉积技术,通过在甲烷和氢气的混合反应气源中通入不同浓度的氮气,合成了氮掺杂的纳米金刚石薄膜.表征结果表明随着氮气浓度的增加,所得到的金刚石薄膜的材料特征发生了明显的改变:膜层晶粒结构由从未见过的大尺寸片状向团簇状再向微颗粒状转变,并且薄膜的表面粗糙度相应变小;同时薄膜中非金刚石组份逐渐增多,膜材的物相纯度下降.氮气浓度除决定了纳米金刚石薄膜中N的掺杂度外,还会对膜材的物相组成、形貌及结构产生巨大的影响.     

掺杂纳米TiO2光催化研究进展

纳米TiO2因其禁带宽和光生电子与空穴容易复合,而表现出较低的光催化活性,阻止了光催化剂纳米TiO2走向实用化.介绍了利用掺杂与共掺杂、金属与非金属掺杂手段对纳米TiO2进行改性的方法,对进一步扩大纳米TiO2的应用范围,实现纳米TiO2的工业化应用奠定了基础.     

掺铁纳米TiO2的制备及其光催化抗菌性能的研究

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备出玻璃负载纳米TiO2和掺杂不同量Fe3 的样品。用其处理亚甲基蓝溶液,发现掺杂适量的Fe3 可以有效地提高TiO2的光催化活性,过量掺杂反而降低光催化活性,最佳掺杂量为1%。通过对煅烧温度、煅烧时间和镀膜层数等因数的研究,总结出较优化的制备条件。所制备的掺铁纳米TiO2对大肠杆菌,金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌有较强的杀灭作用。用XRD对玻璃负载纳米TiO2薄膜进行了表征。     

纳米金刚石核/洋葱状碳壳材料的可见光光催化活性研究

对纳米金刚石退火后得到的核为金刚石/壳为石墨烯的复合材料(其曾表现出优异的吸附和光催化能力)进行了研究。结果表明：对粗颗粒(粒度为50 nm)的纳米金刚石进行高温退火处理,金刚石表面会石墨化,但不会形成洋葱石墨壳层;退火后的纳米金刚石也不具有对甲基橙溶液的光催化降解能力。采用爆轰法制备纳米金刚石(粒度为5 nm),并在高温(1 400～1 500℃)退火下获得了核/壳结构的纳米金刚石/洋葱状碳材料。研究发现：该复合材料具有良好的可见光光催化活性,经1 500℃退火的纳米金刚石在1 h内可让浓度为100mg/L的甲基橙溶液几乎完全降解。     

微波CVD法低温制备纳米金刚石薄膜

利用甲醇和氢气的混合气体,用微波等离子体CVD方法在480℃下成功地在硅片表面制备出纳米金刚石薄膜,本文研究了甲醇浓度和沉积温度对金刚石膜形貌的影响.通过Raman光谱、原子力显微镜及扫描隧道显微镜对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征.研究结果表明:通过提高甲醇浓度和降低沉积温度可以在直径为50 mm的硅片表面沉积高质量的纳米金刚石薄膜,晶粒尺寸大约为10～20 nm,并对低温下沉积高质量的纳米金刚石薄膜的机理进行了讨论.     

金刚石薄膜场发射述评

介绍了金刚石薄膜的场发射机理,从理论和实验上分析了改进其场发射特性的观点和方法,结果证明:减小金刚石晶体尺寸以及在金刚石薄膜中掺杂一定量的杂质原子有助于改善金刚石薄膜的场发射性能.     

微波CVD法低温制备纳米金刚石薄膜

利用甲醇和氢气的混合气体，用微波等离子体CVD方法在480℃下成功地在硅片表面制备出纳米金刚石薄膜，本文研究了甲醇浓度和沉积温度对金刚石膜形貌的影响．通过Raman光谱、原子力显微镜及扫描隧道显微镜对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征．研究结果表明：通过提高甲醇浓度和降低沉积温度可以在直径为50mm的硅片表面沉积高质量的纳米金刚石薄膜，晶粒尺寸大约为10～20nm，并对低温下沉积高质量的纳米金刚石薄膜的机理进行了讨论．     

Preparation of diamond/Cu microchannel heat sink by chemical vapor deposition

A Ti interlayer with thickness about 300 nm was sputtered on Cu microchannels, followed by an ultrasonic seeding with nanodiamond powders. Adherent diamond film with crystalline grains close to thermal equilibrium shape was tightly deposited by hot-filament chemical vapor deposition(HF-CVD). The nucleation and growth of diamond were investigated with micro-Raman spectroscope and field emission scanning electron microscope(FE-SEM) with energy dispersive X-ray detector(EDX). Results show that the nucleation density is found to be up to 1010 cm-2. The enhancement of the nucleation kinetics can be attributed to the nanometer rough Ti interlayer surface. An improved absorption of nanodiamond particles is found, which act as starting points for the diamond nucleation during HF-CVD process. Furthermore, finite element simulation was conducted to understand the thermal management properties of prepared diamond/Cu microchannel heat sink.     

Fabrication of onion-like carbon from nanodiamond by annealing

Onion-like carbon (OLC) was synthesized by annealing nanodiamond in low vacuum of 1 Pa and at annealing temperatures from 500°C to 1400°C. The high-resolution transmission electron microscope (HRTEM) images, X-ray diffraction (XRD) and Raman spectrum of the OLC showed that there was no OLC when the annealing temperature was lower than 900°C. Moreover, the fragment amorphous carbon existed on the surfaces of the nanodiamond particles. At the annealing temperature of 900°C, the OLC particles began appearing and the size of the OLC particles was smaller than 5 nm. When the annealing temperature was increased from 900°C to 1400°C, the nanodiamond was transformed into OLC gradually. At the annealing temperature of 1400°C, all the nanodiamond particles were transformed into OLC completely. The OLC exhibited similarity to the original nanodiamond particles in shape. A mechanism for the OLC synthesis by annealing was provided. The graphitization started at the surfaces of the nanodiamond particles. The formation process of the OLC includes formation of graphite fragments, connection and curvature of graphite sheets between diamond (111) planes and closure of the graphite layers.     

纳米金刚石在水性介质中的分散研究

对纳米金刚石在水介质中的分散进行了探讨,并对表面改性过程进行了机理分析.利用机械力和化学力共同作用,对纳米金刚石表面进行改性,从而实现纳米金刚石在水介质中的分散和稳定;采用不同的处理工艺,使体系在酸性和碱性介质条件下均保持良好的分散.     

聚吡咯与十二烷基苯磺酸钠修饰的钯-镍双金属电极的制备与性能表征

采用电沉积法,以钛(Ti)网为基体材料,分别用聚吡咯(PPy)修饰、PPy与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)联合修饰,制备了钯-镍(Pd-Ni)双金属催化电极(Pd-Ni/PPy/Ti电极和Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极),探讨了SDBS掺杂对电极电化学催化活性的影响.循环伏安(CV)测试表明,在研究范围内,Pd-Ni/PPy/Ti电极的最大氢吸附峰电流值为-93 mA,Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极的最大氢吸附峰电流值为-154 mA,后者的电催化性能更优.用扫描电镜(SEM)观察了引入PPy和SDBS后电极表面形态的变化.利用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)分析了电极表面Pd、Ni的负载量.X射线衍射(XRD)测试结果表明在2种电极上都形成了钯镍合金.实验表明,制备过程中引入表面活性剂SDBS,使Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极上的钯负载量减少,同时电催化性能提高,电化学脱氯潜能大.     

金属结合剂金刚石砂轮修整新方法

本文研究采用普通交流电供电的双电极电解修整装置，解决金属结合剂金刚石砂轮在线连续修整的问题．实验表明：双电极电解修整法是在线修整金属结合剂金刚石砂轮的有效方法，通过在线连续修整，可使金刚石砂轮始终保持良好的磨削性能．     

硼掺杂金刚石薄膜电极降解青霉素G钠废水机制

针对抗生素废水中青霉素类物质难于生化降解的问题,采用直流等离子体化学气相沉积方法制备硼掺杂金刚石(boron-doped diamond, BDD)薄膜电极,以典型的青霉素G钠为目标污染物,对BDD电极降解青霉素的规律及降解历程进行研究.结果表明,不同质量浓度的青霉素G钠在电极上均能够被完全降解,发生电化学燃烧.青霉素G钠和化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)的降解符合一级反应动力学,电流密度从10 mA/cm²提高到20 mA/cm²时,青霉素G钠和COD的反应速率常数分别增加了51.3%和29.1%.BDD电极上青霉素G钠的降解主要受液相传质过程控制,电流效率(current efficiency, E_C)与青霉素G钠的质量浓度和电流密度有关.得到了青霉素G钠在BDD电极上的降解历程,主要的中间产物有青霉酸、异构青霉酸、青霉烯酸和青霉噻唑酸.     

亚甲基蓝模拟废水的电化学处理

为了探讨电化学法处理亚甲基蓝模拟废水的影响因素,采用钛钌电极做阳极,钢板做阴极,处理亚甲基蓝模拟废水,考察了外加电压、电解质种类、电解质浓度、极板间距、原水浓度及电解时间对处理效果的影响.结果表明:最佳电化学处理条件为外加电压7 V,电解质NaCl浓度0.02 mol/L,极板间距2 cm,原水质量浓度200 mg/L,电解时间2 h,在不改变室温和原水pH值的条件下,电化学处理亚甲基蓝的脱色率可达98.4%.因此,电化学处理亚甲基蓝模拟废水,影响亚甲基蓝脱色的主要因素有外加电压、电解质种类及其浓度、极板间距及电解时间,原水浓度也有一定的影响.     

电化学生物传感器

一些电化学传感器的工作原理依据某些生物学过程,这些传感器包括某些类型的离子选择性电极酶电极、组织电极、细菌电极和免疫电极     

H2SO4溶液中表面改性铝电极的电化学性能研究

在弱极化区测量了H2SO4溶液中表面改性铝电极的阳极极化曲线。研究了表面覆盖层对极板在H2SO4介质中电化学腐蚀性能的影响。由弱极化区数据,利用Vicor程序分别计算了三个铝电极的腐蚀电流密度、阴、阳极Tafel参数。同时研究了H2SO4溶液中氢在铝电极上的过电势。结果表明,在H2SO4溶液中,离子注入铅的铝电极的耐蚀性最佳,且具有较高的析氢过电势。     

石墨烯化石墨/聚苯胺电极的制备及电容特性

通过电解剥落得到的表面石墨烯化的石墨电极(graphene layers/graphite plate, GL/GP)为基底,在硫酸介质中以苯胺为单体,采用循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)制备了表面石墨烯化的石墨/聚苯胺(graphene layers/graphite plate/polyaniline, GL/GP/PANI)电极,并探究聚合圈数对GL/GP/PANI电极比电容的影响。利用场发射扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对电极材料的形貌进行表征。在0.5 M H₂SO₄电解液中,对合成的电极材料进行循环伏安、恒电流充放电(chronopotentiometry, CP)和电化学稳定性测试。结果表明,在表面石墨烯化的石墨电极上合成的PANI具有棒状结构,电流密度为0.085 mA/cm²时, GL/GP/PANI电容器的比电容可达1 042.8 F/g。提供了一种新的超级电容材料基底电极的构建方式。