溶胶-凝胶模板法制备有序多孔二氧化铈薄膜

采用乳液共聚法制备了聚苯乙烯-丙烯酸羟乙酯[P(St-HEA)]微球,通过流延成膜法制备了P(St-HEA)薄膜,再利用溶胶-凝胶模板法煅烧得到有序多孔二氧化铈(CeO2)薄膜.采用红外光谱、扫描电镜以及X射线衍射分析对P(St-HEA)微球单分散性及有序多孔CeO2薄膜表面形貌和结构进行了表征.结果表明,当丙烯酸羟乙酯(HEA)用量占总单体的用量低于10%(质量分数)时,制备的P(St-HEA)微球单分散性和表面较好.通过P(St-HEA)的胶体晶体模板制备了有序多孔CeO2薄膜,所得孔径约为190 nm,X-射线衍射分析显示有序多孔CeO2薄膜是立方萤石结构.     

Y掺杂ZnO复合材料的制备及气敏性能

通过自牺牲模板法制备Y掺杂ZnO的半导体材料(Zn-MOF-Y),并对合成材料进行表征。Zn-MOF-Y的微观特征表现为由纳米颗粒组成的纳米球为ZnO和YF3的复合材料,含有Zn、O、Y、F这4种元素,其比表面积为15.784 4 m²/g,平均孔径为15 nm。对以Zn-MOF-Y为传感材料制备的半导体气体传感器进行气敏测试,其对100 mg/L的NO₂的响应值为20,传感器的响应与浓度呈现线性关系;对100 mg/L的NO₂的响应/恢复时间为82/64 s,并且该传感器具有优良的稳定性。由于该传感器具有以上优点,这为其以后的实际应用提供了可能。     

Bi2MoO6/ZnO复合材料的制备及光催化性能

采用两步水热法合成由纳米片组装而成的三维Bi₂MoO₆/ZnO微花，通过调控复合物中Bi₂MoO₆，制备一系列不同摩尔比的Bi₂MoO₆/ZnO微花.研究表明，Bi₂MoO₆/ZnO-10%复合材料在可见光照射20 min后，对罗丹明B(RhB)溶液的光催化降解率达到79.61%，相较于纯ZnO和Bi₂MoO₆，复合材料具有更好的光催化性能.通过紫外可见光谱(UV-Vis)和室温荧光光谱(PL)分析推测，由于复合材料的光吸收范围提高和异质结的形成抑制了光生载流子的复合，进而提升了Bi₂MoO₆/ZnO微花光催化性能.     

贯通大孔SnO2纳米材料的制备及气敏性能研究

为改善二氧化锡（SnO₂）的气敏性能,以聚苯乙烯（PS）微球为模板,SnO₂纳米晶为骨架,采用颗粒模板法成功制备大孔SnO₂（MP-SnO₂）气敏材料,并对制备的样品进行差热分析（TGDTA）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和氮气吸附脱附分析。结果表明,制备的MP-SnO₂样品具有贯通孔道大孔结构,平均大孔孔径为300 nm,与SnO₂纳米晶相比具有更大的比表面积。通过气敏测试发现MP-SnO₂在280℃工作温度下对体积分数4×10-4的乙醇气体的灵敏度高达138,是SnO₂纳米颗粒的1.6倍,显示出更加优异的气敏性能。     

荧光多孔二氧化硅纳米微球对Hg+离子的选择性检测和去除

为制备兼具识别和去除重金属离子的功能材料,首先采用常规St?ber法制备二氧化硅（SiO₂）微球,通过调节正硅酸乙酯（TEOS）与氨水的比例,得到四种不同粒径的起始微球,然后用NaOH溶液刻蚀以获得多孔SiO₂微球。进而将-CH₂CH₂CH₂NH₂基团（氨丙基）引入到多孔微球,通过席夫碱生成反应,将以氟硼二吡咯（BODIPY）为荧光体的荧光小分子探针接枝到多孔微球上,最终获得4种尺寸且具有优良荧光和传感性能的多孔荧光微球SiO₂-NH₂-BODIPY-Aldehyde［SiNBPA600; SiNBPA100;SiNBPA60;SiNBPA10（数字表示微球粒径,单位为nm）］。SiNBPA对Hg⁺具有单一选择性识别能力,在自然光照射下,Hg⁺会导致明显的颜色变化。当SiNBPA多孔微球结合Hg⁺离子时,SiNBPA600,SiNBPA100,SiNBPA60,SiNBPA10的荧光强度分别猝灭到原来的1/14,1/15,1/25,1/16,每克SiNBPA微球对Hg⁺的吸附效率分别达1.29,1.43,1.54 g和1.36 g。实验结果表明:同等条件下比较,SiNBP60在检测识别和吸附去除Hg⁺性能方面最优良。     

基于微加热器平台的高性能甲烷传感器

设计制造了基于微型加热器平台(MHP)的甲烷气体传感器.微加热器平台因其功耗低、体积小等特点可广泛应用于半导体气体传感器中.微加热器平台的制作是基于IC兼容的MEMS工艺完成的,利用模板法在MHP上原位制备二氧化锡(SnO_2)有序多孔薄膜得到微纳融合气体传感器.利用这种方法制造的传感器功耗仅39 m W,响应时间2 s,对714 mg/m~3甲烷的响应可达到1.19,对甲烷的探测下限可达18 mg/m~3.此高性能、低成本的传感器有望在生产生活、安全监控等方面得到广泛应用.     

ε-Ga2O3/SiC异质结自驱动型日盲光电探测器

构建合适的异质结是改善光电探测器性能的一种有效方法,为了提升超宽禁带半导体Ga₂O₃薄膜日盲光电探测器的光电性能,采用金属有机化学气相沉积技术在SiC单晶衬底上成功异质外延了高质量的ε-Ga₂O₃薄膜,并制备了ε-Ga₂O₃/SiC异质结光电探测器。探究外延薄膜的晶体结构和吸收光谱可知,单一取向的ε-Ga₂O₃薄膜对日盲区紫外光表现出强烈的吸收特性。得益于较强的内建电场,制备的异质结光电探测器件具有出色的自驱动光电响应特性。在无外置电场条件下具有稳定的深紫外光响应,其具有暗电流低、灵敏度高的特点。在0V偏压、254nm紫外光辐照下,探测器光暗电流比高达10⁴,光响应度达到0.3mA/W,比探测率达到1.45×10¹⁰cm·√Hz/W。ε-Ga₂O₃/SiC自驱动光电探测器的成功研制可为实现零能耗探测器件的制备提供理论思路和实验指导。     

基于微波照射储能用PbZrO3反铁电薄膜的制备

为了获得具有优良储能性能的PbZrO₃反铁电薄膜,采用微波照射技术在LaNiO₃电极薄膜上制备了PbZrO₃薄膜,并研究了PbZrO₃薄膜的微结构、电学性能和储能性能随微波照射时间的变化规律.结果表明：通过微波照射在750℃下只需要180 s就可以获得晶粒大小均匀且微结构致密的钙钛矿相PbZrO₃薄膜;在1 640 kV/cm电场下PbZrO₃薄膜的储能密度可达27.3 J/cm³,储能效率可达59%,表现出良好的储能性能.因此,在结晶过程中使用微波照射技术可以有效获得具有优良储能性能的PbZrO₃反铁电薄膜.     

基于磁控溅射系统的大尺寸Ga2O3薄膜沉积模型与性能研究

薄膜型Ga₂O₃光电探测器具有成本低廉、性能优异、可重复性高等优点,实现Ga₂O₃薄膜大尺寸均匀生长对批量制备薄膜型Ga₂O₃光电探测器具有重要意义。为了实现大尺寸Ga₂O₃薄膜的高效生长,采用Matlab软件对磁控溅射系统中倾斜圆形平面靶与旋转水平工作台上Ga₂O₃薄膜沉积模型进行了仿真,分析了靶基距和溅射靶转动角度对薄膜性能的影响,并进行了实验验证。结果表明：靶基距的增加会提高沉积薄膜的均匀性,在一定的靶基距下溅射靶转动角度的增加会使薄膜均匀性先提高后降低,Ga₂O₃薄膜均匀性实验分析结果与仿真结果基本一致;在靶基距为100 mm、溅射靶转动角度为35°的条件下,在蓝宝石衬底上沉积得到了平均厚度偏差为1.27%的Ga₂O₃薄膜;以沉积的薄膜批量制备Ga₂O<...     

不同硫压下Fe3O4合成FeS2薄膜的结构及光吸收

为了提高FeS₂薄膜的性能,研究了硫化压力对FeS₂薄膜组织结构和光吸收性能的影响规律.采用恒流电沉积及氧化处理制备Fe₃O₄先驱体薄膜,再通过400 ℃下的热硫化退火,使Fe₃O₄先驱体薄膜在不同硫压下转变成为多晶FeS₂薄膜.研究结果表明,在5～80 kPa的不同硫化压力下,Fe₃O₄薄膜均能够转变为FeS₂薄膜.随硫化压力增大,FeS₂薄膜的晶粒尺寸和禁带宽度略有减小.较低的硫化压力易导致FeS₂薄膜结晶不充分,较高的硫化压力易导致基底膜层同时被硫化.硫化压力的变化导致相变微观应力、点缺陷数量及面缺陷比例的变化,进而导致FeS₂薄膜光吸收性能的变化.     

粉末溅射ZnO薄膜酒敏元件

针对金属氧化物薄膜气敏元件传统制造工艺中存在的掺杂不稳问题，开发了一种实用化的ZnO薄膜气敏基材料.采用粉末溅射法研制ZnO:1%CeO2薄膜，利用衬底Al2O3与ZnO晶体均为六方结构的特点，选择适当溅射参数研制出薄膜气敏元件，同时通过悬挂芯片双点焊工艺，使元件更加小型化.长期检测结果表明，此类元件气敏特性和稳定性良好，适合进一步推广应用.     

GO改性的铈基纳米复合光催化剂性能对比研究

纳米材料的紫外屏蔽性能及光催化性能会由于材料自身的表面结合能不同而不同.制备纳米氧化锌(NPs-ZnO)、纳米二氧化铈(NPs-CeO2)、NPs-ZnO/CeO2及氧化石墨烯改性氧化锌/氧化铈纳米复合材料(NPs-ZnO/CeO2@GO),并对制备样品进行了XRD、FT-IR、SEM等表征和紫外屏蔽性能及光催化性能测...     

一种两级微桥结构快速测温微型传感器的研制

设计了一种新型薄膜热电阻温度传感器.传感器感温结构由基片（Si）/绝缘层（SiO₂）/感温部（Pt）组成,Pt薄膜片以悬空的微桥连接方式搭接在SiO₂片上,SiO₂片也以同样的方式搭接在Si片上,以此构成两级微桥机构.较之传统温度传感器,该感温部件采用悬空布置结构可使测温过程中的热损失大为减少,并能保证温度传感器热响应的线性度和可靠性. 通过ANSYS有限元软件仿真Pt薄膜片在不同厚度SiO₂片下的温度分布情况. 当SiO₂片厚度为2μm,该传感器热响应时间常数达到最小的10ms,与SiO₂片厚度为5μm 和10μm相比其时间常数减小了50%以上. 研究结果表明:在温度测量过程中,SiO₂片厚度对感温的Pt薄膜片热损失影响很大,在设计中应尽可能减小SiO₂片厚度.     

粉末溅射ZnO薄膜酒敏元件

针对金属氧化物薄膜气敏元件传统制造工艺中存在的掺杂不稳问题,开发了一种实用化的ZnO薄膜气敏基材料.采用粉末溅射法研制ZnO：1?O2薄膜,利用衬底Al2O3与ZnO晶体均为六方结构的特点,选择适当溅射参数研制出薄膜气敏元件,同时通过悬挂芯片双点焊工艺,使元件更加小型化.长期检测结果表明,此类元件气敏特性和稳定性良好,适合进一步推广应用.     

涤纶表面TiO2薄膜的制备及抗紫外线性能研究

通过磁控溅射将二氧化钛（TiO₂）沉积在涤纶织物表面形成薄膜,制备二氧化钛/涤纶（TiO₂/PET）抗紫外线功能织物,探讨制备过程中磁控溅射时间和溅射功率对织物抗紫外线功能的影响,分析TiO₂薄膜的紫外线吸收和屏蔽机理,同时检测织物隔热、热稳定性能的变化情况. 结果表明:在PET织物表面沉积TiO₂薄膜可改善织物的抗紫外线性能,归因于TiO₂薄膜对紫外光较好的吸收和对紫外可见光有效的屏蔽能力;且因TiO₂薄膜在溅射150 W以上的功率下粗糙度增加、厚度减少,当溅射功率为150 W,溅射时间为90 min时,TiO₂/PET织物具有较强的抗紫外线能力,其紫外线防护系数（Ultraviolet Protection Factor,UPF）达到1211.19;同时,TiO₂薄膜的沉积赋予了PET织物良好的热稳定性能和隔热性能.     

ZnO/g-C3N4光催化剂在微流控芯片中的光催化性能

采用浸渍法合成ZnO质量分数不同的ZnO/g-C₃N₄复合光催化剂,分析样品的结构、形态、化学组成和光学性能等. 将制备好的样品固定到微流控芯片中,降解不同的染料（亚甲基蓝、中性红、孔雀石绿、罗丹明B）,评价样品在可见光下的光催化性能. 样品的表征结果表明,在ZnO/g-C₃N₄复合物中,ZnO、g-C₃N₄间存在相互作用,ZnO/g-C₃N₄复合物对可见光的利用更为充分;与g-C₃N₄相比,在ZnO/g-C₃N₄复合物中光生电子-空穴对的复合明显被抑制. 光催化实验结果表明,6 % ZnO/g-C₃N₄具有最佳光催化性能,在光照强度为60 klx,液体流速为20 μL/min时,其对罗丹明B溶液的降解效率为98.9%.多次循环后的光催化降解亚甲基蓝性能研究表明,样品在微流控芯片中进行光催化降解实验具有稳定性和可靠性.     

纳米Co3O4的制备及其臭氧辅助下对乙醇的气敏性能

以CoOCl₂·6H₂O为钴源,NaOH为沉降剂,通过水热法制备出Co₃O₄纳米粉末,并以Co₃O₄纳米粉末为敏感材料制作了旁热式气敏元件。X射线衍射和透射电子显微镜表征显示Co₃O₄纳米粉晶粒平均粒径15.6 nm。气敏测试结果表明元件在80 ℃、臭氧质量浓度为4.280×10^-8 g/mL的条件下,对2.009×10^-7 g/mL乙醇的灵敏度达到29,而空气中时元件对乙醇的灵敏度仅为4,O₃的加入提高了Co₃O₄气敏元件在80 ℃的灵敏度,并将对乙醇气敏的最佳工作温度由100 ℃降低至80 ℃,实现了Co₃O₄在低温下（80 ℃）的气敏性能检测。     

TiO2修饰层对ZnO薄膜结构及发光性质的影响

为了增强ZnO薄膜的发光性能,采用溶胶-凝胶法分别制备3层ZnO基和6层ZnO基底上覆不同层数TiO₂修饰层的透明薄膜,利用X射线衍射仪、紫外-可见光分光光谱仪和荧光光谱仪对薄膜样品的晶体结构、光致发光性能和可见光透过率进行研究。结果表明:所有混合镀膜样品,其结晶性均受到阻碍,所得样品呈现出明显的非晶状态;TiO₂修饰层层数对ZnO薄膜的紫外发光强度有很大的影响,空气退火时3层基的TiO₂修饰层最佳层数为1层,6层基的最佳层数为3层,而真空退火时修饰层的最佳层数均为2层;ZnO薄膜紫外发光强度最多可增强近10倍;所有样品可见光波段平均透过率均达到80%以上,修饰层和退火方式对薄膜透过率影响不大。     

毛柄金钱菌碳材料修饰电极测定过氧化氢

以毛柄金钱菌为碳前驱体制备了一种生物质多孔碳材料(BPC), 并将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,以此构筑了一种电化学传感器(BPC/GCE).采用扫描电镜(SEM)、 X射线粉末衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 拉曼(Raman)光谱和氮气吸附 - 脱附测试对BPC的形貌和结构进行了表征.运用循环伏安法(CV)、 交流阻抗法(EIS)及电流 - 时间曲线研究了过氧化氢(H₂O₂)在该传感器上的电化学行为.结果显示,基于BPC/GCE电极的H₂O₂传感器在15～300 μmol/L范围内, H₂O₂的浓度与传感器信号呈线性关系,检出限为 7.5 μmol/L,且抗干扰能力强.利用所制备的H₂O₂传感器检测人尿中的H₂O₂显示,其加标回收率为95.9%～101.2%,相对标准偏差为2.8%～8.7%,因此该方法可用于人体液中H₂O₂的检测.     

不同方法制备La2O2CO3/ZnO催化乙醇转化的研究:孔结构和表面碱性的影响

利用共沉淀法和乙二醇燃烧法制备La₂O₂CO₃/ZnO两种催化剂，评价其对生物乙醇脱氢生成乙醛的催化活性，并采用FE?SEM, HR?TEM, FT?IR, XRD, BET，CO₂?TPD等研究手段对催化剂的形貌及表面碱性等物相结构进行表征. 结果表明，制备方法对催化剂形貌以及性能影响十分明显，乙二醇燃烧法形成的大孔结构有助于乙醇的转化，同时产物乙醛的选择性与催化剂表面碱性有关.