太阳能分解水制氢取得新进展

正近日,中国科学院大连化学物理研究所在太阳能光电催化分解水制氢研究方面取得新进展。这一研究成果拓展了空穴储存层的应用,形成理性设计高效光电极的新策略和新思路,为实现高效太阳燃料制备提供重要的研究基础。半导体材料Ta3N5由于其能带结构符合热力学分解水的基本要求,且具有宽光谱响应性质,是当前太阳能分解水制氢领域研究的热点材料之一。但     

基于能带结构理论的半导体光催化材料改性策略

作为一种新型的环境净化技术, 半导体光催化技术已引起全世界范围的广泛关注。然而, 传统光催化剂对太阳能利用率低、且光生电子-空穴对易于复合, 极大限制了该技术的实际应用。因此, 通过不同的改性手段合成具有可见光响应活性的光催化材料成为光催化领域研究的热点课题。提高光催化剂的活性, 除了合成方法的优选(调控尺寸、形貌、结晶度、微结构)外, 改性也是提高催化剂活性的主要手段。本文从半导体光催化的基本原理出发, 概述了半导体光催化剂改性的基本思想: 即拓宽太阳光利用范围和提高光生电子-空穴的寿命。围绕这一思想, 常用的改性策略有化学结构调控(能带调控), 以拓宽光谱响应范围; 表面修饰(表面敏化、半导体耦合和贵金属沉积)以提高电荷的分离效率。合适的能带结构是拓展催化剂的可见光响应范围和提高电荷分离效率的关键。     

兰州化物所纳米多孔结构光阳极材料研究获系列进展

正光电催化分解水制氢可实现太阳能到化学能的转化,是获得清洁能源的一个重要途径。如何发展具有高效太阳能光电催化性能的半导体光阳极材料是实现太阳能清洁应用的关键问题。纳米多孔半导体材料因其较高的比表面积、良好的光吸收等优异性能,在太阳能光电催化研究领域备受关注,然而纳米多孔材料的光吸收及其光电催化作     

自燃烧法合成的ZnO基稀磁半导体纳米颗粒研究进展

稀磁半导体制备方法与磁性起源的研究是当前凝聚态物理的一项热门课题.首先介绍了自燃烧合成法的原理和优点,然后以Co和Mn掺杂ZnO为重点,总结了国内外采用自燃烧法合成的ZnO基稀磁半导体纳米颗粒晶体结构、磁性能相关的研究进展,讨论了所得纳米颗粒磁性能的内在物理机制.通过对自燃烧法合成的更宽掺杂范围ZnO基稀磁半导体纳米颗粒的研究,使我们能够更加系统地了解过渡金属掺杂ZnO材料的结构与磁性能,并探讨所得实验现象的内在物理机制.     

高效光催化材料的设计与制备

光催化技术是解决能源短缺和环境污染问题的最有效解决途径之一,近期引起了世界各国科学家们的广泛关注。然而,目前光催化材料较低的转化效率,严重制约了光催化技术的进一步发展和实际应用。因此,设计和制备新型高效光催化材料具有重要意义。我们基于材料晶体结构设计,并结合材料微结构调控和制备技术,从拓展光催化材料的光吸收范围和提高光生载流子分离效率两个制约光催化效率的最主要问题入手,提出了一些新型高效光催化材料的设计理论和制备方法。主要围绕表面等离子体光催化材料、红外光催化材料、极性光催化材料等几种新型光催化材料,对材料设计理论、制备方法、结构与性能之间的关系及光催化微观机理几个方面进行了详细讨论。     

Cu/V2O5-TiO2的结构、光吸收性能与催化反应性能研究

用溶胶 凝胶法制得复合半导体 V2O5 TiO2,用等体积浸渍法制得Cu/V2O5 TiO2 光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、程序升温还原(TPR)、红外光谱(IR)、X 射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV VisDRS)和光反应器等技术研究了 Cu/V2O5 TiO2 的物相结构、光吸收性能和光催化反应性能。结果表明:含量为 10%(质量分数)的V2O5 单分子层分散在 TiO2 表面;V2O5 负载量超过单分子层分散(> 10% (质量分数))有晶相V2O5 生成,光吸收性能下降;负载金属 Cu 促进四面体配位V向八面体配位 V转化,使 TiO2 光吸收限发生蓝移,对可见光部分的吸收明显增加,拓宽了催化剂的光响应范围,提高了材料的光催化性能, CO2 和C3H6 合成MAA反应的光量子效率显著增加;催化剂的光吸收性能与反应性能呈顺变关系,Cu/10%V2O5 TiO2 的催化活性优于其它含量的催化剂,光量子效率达到15.5%。     

稀土纳米功能材料的可控合成及应用

经过近20年的发展,纳米科学的研究对象已从早期的Ⅱ-Ⅵ族半导体体系、碳簇和碳管体系拓展到了包括主族元素化合物、过渡金属及其化合物、贵金属及其合金,以及镧系元素化合物等更为丰富的体系,研究的方法也从早期的溶液相合成拓展到多相合成、模板法合成,以及仿生合成等复杂方法,研究目的也从单纯的材料纳米化转为以功能和器件为导向的合成和组装,并且更加注重材料的组成、结构、形貌和表界面的控制,以及在催化、信息、生命等领域的的应用。显然,无机合成化学已成为纳米材料和器件制备不可或缺的重要手段。业已证明,溶液法不仅具有纳米材料在合成中的可控性,而且具有工业化开发和生产前景。以近年来稀土功能材料体系的控制合成为例,阐述纳米或介观材料溶液法合成中有关前驱物选择、晶粒成核和生长控制、材料尺寸、结构、表面和晶面控制等方面的优势,同时讨论稀土功能纳米材料在相关领域中的应用。     

泪滴状铝纳米结构紫外-近红外宽带吸收体的制备

宽波段光吸收体在太阳能利用、光探测等领域具有重要的应用价值.本研究以带铝基的多孔氧化铝(AAO)膜为模板,采用真空电子束蒸镀技术,结合后续的高温退火、湿化学刻蚀和胶带剥离等处理过程,制备出了泪滴状铝纳米结构宽带吸收体,其吸收率在200～980 nm的波长范围内均高于93％,在紫外光谱区的吸收带宽大于文献中报道的单一金属...     

纳米TiO2光催化剂的改性研究

纳米TiO2具有稳定性好、光催化效率高和不产生二次污染等特点,有着广阔的应用前景,但其光响应范围窄、光量子效率较低、光生电子和空穴易发生复合等缺点,限制了纳米TiO2光催化材料的实际应用和发展。改性后的纳米TiO2具有较高的催化活性和光量子产率。在对纳米TiO2光催化剂的催化机理介绍的基础上综述了纳米TiO2的贵金属沉积、金属、非金属掺杂、半导体复合等改性利用,并针对当前光催化剂的研究进展,展望了今后的研究方向。     

白光LED用光转换材料的研究与发展

白光LED是新一代半导体照明光源,高效光转换材料的合成制备是其关键技术之一.简要介绍了白光LD的基本原理,分析了光转换材料的光转换性及其影响因素,综述了白光LED用光转换材料体系和性能特点,最后探讨了光转换材料的发展趋势.     

纤维素纳米晶柔性功能光子材料的制备及应用研究进展

利用绿色可再生和具有自组装成光子结构能力的纤维素纳米晶体(CNCs)构筑柔性功能材料可提供丰富直观的可视化信息、降低成本并减少不可降解材料的危害。但是由于体系内缺乏有效的软能耗相,基于CNCs的光子材料具有机械易碎和缺乏动态光学响应等不足,为其功能性拓展应用带来了一定的挑战。因此,根据CNCs的结构特点,详细介绍了目前CNCs光子膜的制备方法及其影响因素,进而对目前CNCs光子膜从机械刚性到机械柔性和机色响应性的各种合成调控策略进行了总结。同时,还着重强调了CNCs柔性功能光子材料的各种有前景的应用方向以及未来面临的挑战。     

石墨烯光催化材料及其在环境净化领域的研究进展

石墨烯作为一种导电率高、比表面积大、化学稳定性强的新型二维碳材料,在光催化技术领域显示出广阔的应用前景。本文综述石墨烯及其复合材料在光催化领域中的研究进展。首先介绍光催化基本原理与石墨烯的优异性能,总结石墨烯在复合光催化材料中的基本作用,即促进光生电子的传输、扩大光吸收强度和范围、提升吸附作用等。然后介绍各种石墨烯光催化复合材料(石墨烯/无机半导体、石墨烯/有机半导体、石墨烯/金属纳米粒子)及其多种合成方法。同时进一步阐述石墨烯光催化材料在环境净化领域中的应用,重点介绍在空气净化、水中微量污染物净化及废水处理方面的应用。最后指出目前的石墨烯光催化材料仍然存在催化效率低、成本高、不能实现大规模生产等问题,而对其结构及制备工艺等进行优化有望改善材料性能,提高其实际应用价值。     

石墨烯光催化材料及其在环境净化领域的研究进展EI北大核心CSCD

石墨烯作为一种导电率高、比表面积大、化学稳定性强的新型二维碳材料,在光催化技术领域显示出广阔的应用前景。本文综述石墨烯及其复合材料在光催化领域中的研究进展。首先介绍光催化基本原理与石墨烯的优异性能,总结石墨烯在复合光催化材料中的基本作用,即促进光生电子的传输、扩大光吸收强度和范围、提升吸附作用等。然后介绍各种石墨烯光催化复合材料(石墨烯/无机半导体、石墨烯/有机半导体、石墨烯/金属纳米粒子)及其多种合成方法。同时进一步阐述石墨烯光催化材料在环境净化领域中的应用,重点介绍在空气净化、水中微量污染物净化及废水处理方面的应用。最后指出目前的石墨烯光催化材料仍然存在催化效率低、成本高、不能实现大规模生产等问题,而对其结构及制备工艺等进行优化有望改善材料性能,提高其实际应用价值。     

改性蛭石负载Fe、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及可见光降解苯酚研究

以改性蛭石为载体,采用水热反应-热处理方法合成了负载型Fe、N共掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米光催化材料。利用XRD、UV-Vis DRS、BET和EPR对其结构进行表征。以苯酚溶液为目标降解物,研究所制备样品在可见光下(≥400nm)的光催化活性。结果表明,改性蛭石载体有利于锐钛矿相和大比表面积TiO_2纳米晶的形成;Fe3+和N原子的掺杂及相应产生的氧空位使TiO_2带隙变窄,将光响应范围拓展到了可见光区,同时有利于光生电子-空穴的分离;在可见光照射下,对苯酚具有良好的光催化降解去除效果。     

Ag@AgX纳米光催化材料的研究现状

介绍了表面等离激元共振增强效应及其在可见光响应光催化材料中的应用;综述了Ag@AgX新型纳米光催化材料相关的若干制备方法:沉积-沉淀法,光致还原法,离子交换法,原位氧化法,水热、溶剂热法等,并介绍它们的主要特点及对纳米Ag@AgX光催化材料的形貌结构及性能的影响;举例介绍了Ag@AgX纳米光催化剂的光吸收、光生载流子迁移、氧化还原反应的模型;最后,展望了Ag@AgX新型纳米光催化材料的制备技术的发展方向.     

纳米TiO2二元复合半导体材料的研究进展

从纳米TiO2的能带结构上分析了TiO2二元复合半导体的修饰机制,综述了不同TiO2复合半导体的性能,发现复合后的纳米TiO2半导体调节了TiO2的带隙和光谱吸收范围,增加了粒子的光稳定性,明显提高了其光催化活性.最后阐述了纳米TiO2二元复合半导体材料光催化技术面临的问题及研究方向.     

导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的制备和性能研究

半导体纳米材料虽然制备方法很多,但因其粒径小,表面能高,易团聚而不能得到广泛应用。若它同聚合物相结合,聚合物可起到载体作用,不仅可以防止团聚,而且可以控制粒子的尺寸大小和分布及提高稳定性,更重要的是,若想将粒子的特殊性能以材料形式付诸应用,必须实现它以某种形式与体相材料相复合与组装。聚合物具有良好的加工性能,使其在复合和组装半导体纳米粒子方面较其它材料有优势。利用半导体纳米粒子的光电特性,可将复合物制备成实用的新型非线性光学材料、电致发光、激光放大材料等,大大拓宽其应用范围。因而导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的研究虽然只是近十年才发展起来的,但其进展十分引人注目,并已成为近几年来材料研究的热点。 利用电化学组装法(electrochemical-assembly,ECA)在不同基底表面上依次组装和制备了对氨基苯硫酚(PATP)和聚苯胺(PANI)薄膜,并采用电化学组装(ECA)-电沉积法联用技术和电化学组装(ECA)-溶胶凝胶法(sol-gel)联用技术制备了TiO_2-PANI复合膜、ZnO-PANI复合膜和CdS-PANI复合膜。利用扫描隧道显微镜、电化学石英微天平、X-光电子能谱、拉曼光谱、循环伏安法、荧光光谱和光电流谱等技术研究PATP在金电极表面组装的动力学过程和PANI薄膜的表面形貌、结构和光电化学性质,并在     

有机溶剂热生长晶体及其应用

介绍了有机溶剂热生长技术在金属碲,硒多聚物合成中的应用,并讨论了这类化俣物的结构特征,及其在制备纳米级半导体薄膜,催化剂载体和离子交换材料方面的应用前景。     

蝶翅构型TiO2/等离子体纳米金复合体系全光谱二氧化碳光还原特性研究

以红珠灰蝶为生物模板,使用原子层沉积法构筑三维构型TiO_2光催化材料以增强其光捕获能力;使用种子生长法制备具有宽幅可见光波段吸收能力的等离子体共振金纳米棱结构,并将其负载于蝶翅构型TiO_2上以得到全光谱响应的复合光催化体系;采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪(XRD)等表征了所制备的样品;对样品进行了二氧化碳还原性能测试,结果表明在全光谱照射下,负载有金纳米棱的蝶翅构型TiO_2的二氧化碳光还原性能比无结构的提升了54%。     

中科院探明新型金属硫化物二维半导体材料性质

近日．中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室博士后杨圣雪、博士生李燕,在研究员李京波、中科院院士李树深和夏建白等人的指导下,取得二维GaS超薄半导体的基础研究中新进展,探明了新型超薄金属硫化物二维半导体材料性质。科研人员表示,新型超薄金属硫化物二维半导体材料可以被用于高效的纳米传感器、光探测器、光开关、