纳米多孔TiO2厚膜的制备及其汞溴红敏化光电化学性能

采用“粉末刮涂”与“化学分散”相结合的方法制备了用于染料敏化太阳电池光阳极的纳米多孔TiO2厚膜，解决了传统工艺中TiO2浆料难于制备和保存等问题，同时可对膜层微结构进行精确调控．采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等表征所得膜层的晶体结构、表面和断面形貌；采用透过光谱考察了涂覆次数、退火温度、汞溴红敏化对TiO2膜光学性质的影响，并以汞溴红敏化TiO2膜为光阳极制作了染料敏化太阳电池原型器件．结果表明，采用以稀硝酸为分散剂、低分子量聚乙二醇为结构调控剂的化学分散技术可以制得满足染料电池要求的TiO2厚膜．所得膜层致密均匀，无孔洞、缺陷以及分层现象，在纳米尺度表现出典型的纳米多孔结构特征．浆料涂覆次数、退火温度、汞溴红吸附对纳米多孔膜层的光学透过率影响显著．采用汞溴红敏化TiO2光阳极制作的染料电池原型器件具有较强的光电响应，经12-15次涂覆、500℃退火工艺制得的膜层显示出较优的电池性能（Voc-430mV，Isc-150-215μA）．     

PAN-CF的技术发展及应用(1)

介绍了国内外聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)的发展历程与现状,总结了我国CF的发展过程及经验,详细综述了CF产业在聚合、纺丝、拉伸、预氧化、碳化等方面的技术进展,认为关键技术和设备突破是发展高性能CF的基础与保证;同时分析了全球CF的生产、应用与供需情况,指出除航空航天领域外,新能源和汽车将成为CF应用的新兴市场;最后提出了"掌握核心技术与提升自主创新,避免重复建设,培养人才队伍,降低生产成本与扩大应用领域"发展我国CF产业的建议。     

耐高温气凝胶绝热材料在建筑行业中的应用

气凝胶具备密度小、耐高温、孔隙率高、比表面积高等特点,也被称作干凝胶,正常状态下,其结构特征类似于海绵.正是由于气凝胶拥有以上性质,才能够保证其在航空航天、化学催化、保温隔热等领域得到广泛应用.基于此,本研究从分析耐高温气凝胶的制备过程出发,探讨该材料在建筑行业中的使用状况.     

基于纳米多孔钛酸锂结构的染料敏化太阳电池复合光阳极研究

本研究探索了具有良好导电性能的多孔钛酸锂结构对传统氧化钛纳米晶光阳极的增强效果。以钛酸四丁酯、氢氧化锂为源, 采用溶胶-凝胶结合溶剂热反应和高温烧结方法, 制备了具有多孔结构的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂纳米粉体; 在表征其结晶性、微观形貌及孔结构的基础上, 将其与TiO₂纳米晶浆料复合, 制备复合光阳极, 并详细考察了钛酸锂掺量、结晶性和孔结构等对电池光电转换性能的影响规律。结果表明: 随热处理温度升高, Li₄Ti₅O₁₂结晶性增强, 晶粒尺寸明显增大, 比表面积下降。掺入Li₄Ti₅O₁₂粉体可以有效提高光阳极膜的染料负载量, 降低TiO₂/染料分子/电解液界面的电子传输阻抗, 从而明显提高复合光阳极的光电流密度(J_sc=13.91 mA/cm²)和开路电压(V_oc =0.8 V)。Li₄Ti₅O₁₂含量为1wt%的复合光阳极电池光电转化效率最好, 达到7.011%, 比纯TiO₂电池(效率: 5.384%)提高30%。     

连续式离子层吸附与反应法沉积CuSCN薄膜及其微观结构、光学特性研究

采用乙二醇作溶剂,以连续式离子层吸附与反应法(SILAR)实现硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜在ITO、TiO2薄膜以及玻璃衬底上的沉积.通过X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见光透过谱等手段表征薄膜结晶性、表面和断面微观形貌以及光学特性.结果表明,衬底以及溶剂性质均对SILAR法薄膜沉积过程存在重要影响.ITO衬底上获得的CuSCN薄膜更为致密,呈结晶态,而TiO2薄膜衬底上的CuSCN薄膜主要由颗粒组成,为非晶态.随沉积次数增加,薄膜表面粗糙度增大,光学透过率逐渐下降.在优化条件下(ITO衬底,20次沉积循环),所得CuSCN薄膜表面致密均匀,可见光透过率约60%.     

CuSCN薄膜的室温液相沉积及其光学性能

采用连续离子层吸附与反应(SILAR)方法, 在室温液相条件下(20～25℃)制备了沉积于玻璃衬底上的CuSCN半导体薄膜, 以X射线衍射、扫描电镜、光学透过谱考察了所得薄膜的晶体结构、微观表面断面形貌和光学性能, 探讨了影响CuSCN薄膜沉积的关键因素. 结果表明, 所得薄膜具有明显结晶性及沿c轴择优生长趋势, 表面致密、均匀, 分别由50～100nm的较大颗粒和20～30nm的小颗粒紧密堆聚而成; 薄膜在400～800nm波段的透过率为50%～70%, 光学禁带宽度为3.94eV. CuSCN薄膜的沉积过程受铜前驱液中S2O32-与Cu2+的摩尔比、衬底漂洗方式和生长温度等因素影响显著, 高络离子浓度、多次沉积反应后再进行衬底漂洗、以及室温生长条件有利于得到高质量的CuSCN薄膜.     

高质量四脚状ZnO纳米结构的制备及其影响因素

采用汽相传输法制备高质量四脚状ZnO纳米结构(T-ZnO).以ZnO纳米晶为同质催 化剂,在锌源-衬底间添加蒸汽过滤器,研究过滤器和纳米晶对产物组成和形态的影响,以及 T-ZnO的结构特征.实验结果表明,T-ZnO为纤锌矿结构,分布均匀、尺寸一致,由四个柱 状纳米棒和一个球形核心组成.纳米棒直径约为60nm,沿<0001>晶向生长.过滤器的使用可 有效地去除产物中颗粒,而ZnO纳米晶的使用明显降低其尺寸,提高其均匀性.     

超声辅助SILAR法生长纳米晶ZnO多孔薄膜及其光学性能研究

将超声辐照技术引入连续离子层吸附与反应(SILAR)法,提出超声辅助连续离子层吸附与反应(UA-SILAR)液相成膜技术.以锌氨络离子([Zn(NH₃)₄]²⁺)溶液为前驱体,在90℃下沉积得到ZnO薄膜,对其晶体结构,微观形貌、透过光谱和光致发光性能进行表征, 并考察了超声辐照和沉积循环次数对薄膜形貌、结构和光学特性的影响.结果表明,所得薄膜由彼此交联、尺寸均匀的ZnO晶粒组成,呈现典型的多孔特征,同时具有高结晶性和强c轴取向性.由于多孔结构对入射光的散射作用,薄膜在可见光区具有低透射率(约20%);在紫外光激发下,薄膜具有较强的近带边发射和很弱的蓝带发射,体现出薄膜较高的光学质量;薄膜生长过程中超声辐照的引入可对薄膜的结晶性能和微观结构产生显著的影响.     

脉冲激光法淀积MgO薄膜及其结晶性能的研究

研究了脉冲激光淀积MgO薄膜的过程中,制备工艺参数对薄膜结晶性的影响.研究发现,MgO薄膜的结晶性主要受控于衬底温度和激光能量密度,而薄膜的生长速率则依赖于脉冲频率、衬底与靶材间的距离以及激光能量密度.通过对比不同靶材,即金属Mg靶和烧结陶瓷MgO靶,对薄膜结晶性的影响,发现通过添加一层TiN籽晶层可以显著改善薄膜的结晶质量.最后在优化的制备工艺参数:衬底温度T_S=873K,激光能量密度D_E=7J/cm2,靶材与衬底间距离D_ST=70mm,激光脉冲频率F_L=5Hz以及采用烧结陶瓷MgO靶材和添加TiN籽晶层的情况下,获得层状生长模式和表面具有原子级平整度的MgO薄膜.     

衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响研究

以醋酸锌水溶液为前驱体,采用改进的超声喷雾热解法在Si(100)衬底上沉积ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段分析所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌,着重考察了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.结果表明,在衬底温度为500℃下所得ZnO薄膜表面均匀光滑,属六方纤锌矿结构,且沿c轴择优生长,晶粒尺寸的为40～50nm;衬底温度对ZnO薄膜生长过程影响显著,随衬底温度的升高,薄膜生长速率存在一极限值,且ZnO薄膜的c轴取向趋势增强,晶粒尺寸得到细化.