SiO2/TiO2复合气凝胶的孔道结构研究

为了在常压干燥下制备高比表面积且具有多级孔道结构的SiO2/TiO2复合气凝胶,以正硅酸乙酯、钛酸丁酯为原料,利用低聚体聚合将分相平行引入到溶胶凝胶过程中,获得SiO2/TiO2醇凝胶,并通过溶剂替换技术实现气凝胶的常压干燥制备.不同硅钛比气凝胶的内部结构研究表明:合成的气凝胶是由纳米SiO2和TiO2颗粒分散复合而成的介孔块体,其中Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si键相互交织.气凝胶的结构变化是分相与溶胶凝胶过程相互竞争的结果.Si含量能显著改善气凝胶的结构,当n(Ti)∶n(Si)为3∶1时,比表面积高达712.2 m2/g,平均孔径为3.36 nm;当n(Ti)∶n(Si)为1.5∶1时,复合气凝胶具有明显双连续孔道,比表面积高,同时孔状结构清晰.     

染料敏化太阳能电池中CuO/TiO2薄膜制备及应用

采用普通直流电沉积和超声直流电沉积制备Cu∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜,而后在NaOH溶液中用电氧化的方法将Cu单质氧化成CuO,制备了CuO∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对两种复合薄膜电极的形貌和结构进行了表征,详细考察了电镀工艺参数(电流密度)和超声波对复合薄膜形貌的影响。同时通过稳态光电响应技术对复合薄膜电极组成的染料敏华太阳能电池(DSSC)的光电性能进行了研究,结果表明:通过普通直流电沉积在工艺参数(3mA/cm2、5min)处制备的复合薄膜组装的DSSC具有该体系下的最佳光电性能(Jsc=9.00mA/cm2、Voc=0.664V、FF=0.512、η=3.06%);在同等条件下通过超声辅助直流电沉积制备的复合薄膜组装的DSSC的最佳光电性能(Jsc=15.50mA/cm2、Voc=0.688V、FF=0.505、η=5.39%)出现在工艺参数为(6mA/cm2、5min)处。对比可知超声条件下的光电性能较好,且最佳光电性能工艺参数发生了后移。     

染料敏化太阳能电池介孔石墨相C3N4对电极的制备及电催化性能研究

以氰胺为原料,通过硬模板法制备了介孔石墨相C_3N_4(mg-C_3N_4)。用mg-C_3N_4代替Pt制备染料敏化太阳能电池对电极,并对其电催化性能进行了研究。N2吸附数据表明所制备的mg-C_3N_4具有较高的比表面积(87.4m2/g)和较大孔体积(0.45cm3/g)。电化学阻抗谱分析表明所制备的mg-C_3N_4电极的电荷跃迁电阻为42.5Ω·cm2,证明mg-C_3N_4电极对I3-还原反应具有较高的电催化活性。以mg-C_3N_4电极作为对电极组装染料敏化太阳能电池,在100mW/cm2光照下(AM 1.5),电池的光电转换效率达到3.72%,比无孔石墨相C_3N_4对电极所组装染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高了103%。     

Bi2O3/BiOCl异质复合材料的制备及其光催化性能

本文以五水硝酸铋和氯化钾为原料,利用水热法一步制备了Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品进行了表征。以罗丹明B为目标降解物,研究n(Bi)/n(Cl)摩尔比对合成Bi2O3/BiOCl异质复合光催化剂的形貌和光催化性能的影响。结果表明:随着n(Bi)/n(Cl)摩尔比的增加,Bi2O3/BiOCl的光催化活性显著增强,在n(Bi)/n(Cl)=1.75时,制备的Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料具有最高的光催化活性。     

BiOCl/Bi2O3异质结复合光催化剂的制备和光催化性能研究

以五水硝酸铋、硝酸、氢氧化钠、盐酸为原料,用盐酸浸渍法制备了盐酸与氧化铋物质的量比分别为0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、1∶1的BiOCl/Bi2O3异质结新型复合光催化剂。用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对材料进行了表征。250 W高压汞灯照射下,用光催化降解罗丹明B反应来测试催化剂的光催化活性,结果表明BiOCl/Bi2O3复合光催化剂的性能明显优于单体Bi2O3。当盐酸与氧化铋物质的量比为0.7∶1时,BiOCl/Bi2O3催化剂的光催化活性最佳。最后研究了抑制剂对BiOCl/Bi2O3复合光催化剂降解罗丹明B的影响,发现三乙醇胺和碘化钾都有一定的抑制作用。     

不同浓度的NiS2-FeS2/碳纳米纤维对电极对量子点敏化太阳能电池光伏性能的影响

为了弥补量子点敏化太阳能电池传统Cu₂S对电极在液态多硫化物电解液中易腐蚀、不稳定的缺陷，表现出更高的对电极电催化活性。本文通过静电纺丝技术和简单的一步水热法成功制备了碳纳米纤维负载的双金属硫化物NiS₂-FeS₂(NiS₂-FeS₂/CNFs)对电极，应用于量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)中表现出优异的电化学性能。同时，不同浓度的NiS₂-FeS₂复合材料在SEM下表现出很大的差异，负载到碳纳米纤维制备成对电极对电池性能也有很大的影响。因此，本文重点探究了水热法制备不同浓度的NiS₂-FeS₂/CNFs对电极对其组装的QDSSCs光电性能影响，以获得最佳对电极浓度。实验结果表明：当NiS₂-FeS₂/CNFs浓度配比为0.8时，电池光电转换效率(PCE)达到最大值为8.05%。     

异质结构BiOCl/ZnO光催化剂的绿色合成及其光催化性能

以硝酸锌、硝酸铋、氯化钾和氢氧化钠为原料,利用简单的水浴法在低温下合成了Bi、Zn物质的量比分别为0∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶0的BiOCl/ZnO异质结构复合物。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、能谱(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等一系列手段对所制备的光催化剂进行了表征。以氙灯为光源,RhB(罗丹明B)为光催化反应降解模型,进行光催化活性测试,考察了复合ZnO对BiOCl光催化剂反应活性和稳定性的影响。研究结果表明,异质结型BiOCl/ZnO复合光催化剂的光催化性能明显优于纯ZnO和纯BiOCl。当Bi、Zn物质的量比为1∶1时,光催化活性最佳,同时该催化剂在循环使用中具有很好的稳定性。     

C/SnO2/TiO2纳米复合物的制备及其电化学性能研究

通过碳化吸附在SnO2/TiO2电极上的葡萄糖制备出C/SnO2/TiO2纳米复合电极材料。采用晶体粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等手段对复合电极进行了表征。将复合电极作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安和计时电位法研究了其电化学性能。结果表明,在大的电流密度200μA·cm-2下循环30次后,放电容量仍保持在120.1μAh·cm-2。相比SnO2/TiO2电极,C/SnO2/TiO2复合电极电化学性能显著提高,交流阻抗谱图也显示C/SnO2/TiO2纳米复合材料拥有更低的电荷转移电阻。     

SrCO_3/TiO_2复合薄膜太阳能电池的性能研究

采用丝网印刷法制备了SrCO3/TiO2复合薄膜电极;组装电池,研究了复合电极的光电性能。结果表明:敏化SrCO3/TiO2复合薄膜电极太阳能电池的短路电流密度、开路电压和填充因子比敏化TiO2电极电池均有增加,总的光电转换效率从3.01%提高到了3.53%,增加了17.3%。另外紫外光谱表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极吸附更多的染料。电化学阻抗谱研究表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极相对于空白TiO2电极有更小的阻抗,有利于电子在薄膜中的传输,提高了太阳能电池的性能。     

TiO2空心微球在NaYF4∶Yb3+,Er3+/商业TiO2染料敏化太阳能电池中的应用

以TiCl₃为钛源,水热法制备高散射性能的锐钛矿TiO₂空心微球。以商业TiO₂(P25)/NaYF₄∶Yb~(³⁺),Er³⁺混合材料为底层薄膜,TiO₂空心微球为反射层组成双层结构光阳极薄膜,优化了太阳能电池性能。结果表明:新型结构的太阳能电池短路光电流(J_sc=16.81mA/cm²)、开路光电压(V_oc=0.78V)、填充因子(FF=0.66)和光电转化效率(η=8.65%),其光电转化效率与纯P25(6.70%)光阳极和P25/NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺(7.35%)光阳极相比较分别提升了29%和18%。     

Preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by sulfurization of stacked metallic layers

Stacked precursors of Cu, Sn, and Zn were fabricated on glass/Mo substrates by electron beam evaporation. Six kinds of precursors with different stacking sequences were prepared by sequential evaporation of Cu, Sn, and Zn with substrate heating. The precursors were sulfurized at temperatures of 560 °C for 2 h in an atmosphere of N₂ + sulfur vapor to fabricate Cu₂ZnSnS₄ (CZTS) thin films for solar cells. The sulfurized films exhibited X-ray diffraction peaks attributable to CZTS. Solar cells using CZTS thin films prepared from six kinds of precursors were fabricated. As a result, the solar cell using a CZTS thin film produced by sulfurization of the Mo/Zn/Cu/Sn precursor exhibited an open-circuit voltage of 478 mV, a short-circuit current of 9.78 mA/cm², a fill factor of 0.38, and a conversion efficiency of 1.79%.     

电沉积法制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池吸收层的研究进展

直接禁带半导体材料铜锌锡硫(CZTS)四元硫化物是近年来研究较多的具有锌黄锡矿结构的化合物半导体,由于其光吸收系数较高,禁带宽度适中,是太阳能电池理想的候选材料,使其在薄膜太阳能电池中迅速崛起。由于目前报道的最高转换效率距离其理论转换效率还存在相当差距,因此,研究CZTS(Se)四元硫(硒)化物半导体仍然是当前的研究热点之一。简单介绍了CZTS薄膜太阳能电池的结构组成,并详细介绍了3种主要制备CZTS薄膜的电沉积方法,即分步沉积Cu/Sn/Zn金属层、连续沉积Cu-Zn-Sn金属层、一步沉积Cu-Zn-Sn-S(Se)制备CZTS薄膜太阳能电池吸收层的电化学技术及相应器件,对其研究进展进行了综述,指出了相应方法存在的问题。还将3种电沉积方法进行了分析比较,提出了优化方法,展望了未来的发展趋势。     

二甲基二氯化锡前驱体CVD制备SnO2∶F薄膜及其性能研究

采用二甲基二氯化锡(DMTC)为新前驱体,通过常压CVD法在硼硅玻璃基板上制备SnO_2∶F透明导电薄膜,研究了DMTC、TFA和H_2O的含量对薄膜结构及光电性能的影响,研究表明当F/Sn物质的量比为1∶1、H2O/Sn物质的量比为3∶2时,制备出可见光透过率84.17%、方块电阻9.2Ω/□且结晶性能良好的多晶SnO_2薄膜。通过与单丁基三氯化锡(MBTC)为前驱体所制备薄膜的性能进行比较,结果表明,两种前驱体所制备薄膜均具有四方金红石结构,利用DMTC不仅可以制备出与MBTC性能相近的薄膜,同时薄膜表面更加均匀。     

无模板剂水热合成Bi12O17Cl2纳米带及其阻燃性能研究

以β-Bi2O3为原料,采用无模板剂水热法制备了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征并作为阻燃剂添加到聚氯乙烯(PVC)中评价其阻燃性能。结果表明,适宜的Bi/Cl物质的量比对水热合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带及其化学计量比影响显著,当Bi/Cl物质的量比为1∶2.5时,可得到分散性好、形貌均匀的Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带;改变Bi/Cl物质的量比,纳米带中Bi/Cl化学计量比从6∶1变成2.4∶1。初步探讨了Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带可能的生长机理,在水热反应过程中,Bi 3+与Cl-发生络合反应形成BiCln3-n络合物,从而合成Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米带。     

基于SnO2/Fe3O4粒子电极的三维电极体系的电催化性能

通过水热法合成复合金属氧化物SnO_2/Fe_3O_4粒子电极,然后采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、磁滞回线等技术分别对粒子电极的晶体组分、形貌、元素组成和分子结构以及粒子电极的磁性特征进行表征。采用循环伏安法分析了三维电极系统的电化学性能,并进行了电催化氧化降解罗丹明B(RhB)的实验。结果表明,SnO_2/Fe_3O_4粒子电极负载稳定、导电性强、便于回收再利用,有利于电催化氧化降解反应。三维电极降解罗丹明B的析氧电流高于其他电极体系,电催化活性效果明显,90min内罗丹明B的降解率为100%、TOC去除率为83%,反应中产生的·OH是降解有机物的主要活性基。粒子电极在重复利用5次的情况下,对罗丹明B的降解率仍保持93%以上、TOC去除率保持在77%以上,具有稳定的电催化性能。     

TiO2和WO3复合掺杂金属陶瓷的致密化及抗高温氧化性

采用真空烧结技术制备TiO_2和WO_3复合掺杂17Ni/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷试样,研究TiO_2和WO_3复合掺杂剂对试样物相组成、显微组织、烧结致密化和抗高温氧化性的影响。结果表明:TiO_2和WO_3复合掺杂后无新相生成,而是固溶到NiFe_2O_4晶格中,产生晶格畸变和空位,使致密度提高;TiO_2和WO_3复合掺杂有利于17Ni/(NiFe2O_4-10NiO)金属陶瓷形成更加致密的具有氧化保护性的致密层,阻碍金属Ni向外迁移,提高试样的抗高温氧化性,其中TiO_2和WO_3复合掺杂量为2%(比例为3∶1)和3%(比例为1∶3)时,试样的抗高温氧化性最好,其氧化30h后的氧化层厚度大约为80μm,比未掺杂试样降低了38.46%。     

载体Al/Si比对Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2加氢合成甲醇的影响

用直接合成法制备了不同铝硅物质的量比Al-SBA-15(β)(β=n(Al)/n(Si)=0,0.02,0.03,0.05)介孔分子筛,并采用浸渍法制备了金属负载量m=35%的CZZ/Al-SBA-15(β)负载型介孔催化剂,考察了Al/Si比对负载催化剂结构和性能的影响。采用N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、CO_2吸附(CO_2-TPD)、NH3吸附(NH3-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了表征,在固定床反应器上评价了其CO_2加氢合成甲醇的催化性能。实验结果表明,CZZ/Al-SBA-15(β)具有介孔结构,Al的引入不但增加了载体表面酸性位点,同时还提高了催化剂表面铜分散度(DCu%)和铜比表面积(SCu)以及促进了Cu~+-O-Zn活性位的形成,从而大大提高了催化剂的活性。其中CZZ/Al-SBA-15(0.03)催化剂的甲醇选择性达到26%,与不掺铝的CZZ/Al-SBA-15(0)催化剂相比,甲醇选择性提高了11%,但随着掺Al量的继续增加,酸性太强,CO_2吸附能力下降,活性反而降低。     

MoS2@GO三维絮状结构的制备及电化学储锂性能

以改良Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),通过水热以及热处理制备了MoS_2@GO复合材料,探讨了MoS_2与GO物质的量比对复合材料结构、电化学性能的影响。结果表明,当MoS2与GO的物质的量比为1∶1时,所得复合材料呈现三维絮状结构并具有良好的电化学性能。其作为锂离子电池负极材料,在0.1A/g电流密度下,50次循环后放电比容量仍有879mAh/g,容量基本没有衰减。在2A/g的高电流密度下还能保持530mAh/g,当电流密度从2A/g恢复到0.1A/g,循环容量能恢复到0.1A/g时的水平,表现出优异的倍率性能。     

Reactive sputtering of SiO2-TiO2 thin film from composite Six/TiO2 targets

Coatings of SiO₂-TiO₂ films are frequently used in a number of optical thin film applications. In this work we present results from depositing films with variable Si/Ti ratios prepared by reactive sputtering. The different Si/Ti ratios were obtained by varying the target composition of composite single targets. Compared to co-sputtering this facilitates process control and composition uniformity of the films. Varying the oxygen supply during sputter deposition can result in films ranging from metallic/substoichiometric to stoichiometric oxides. Transmittance spectra of the different films are presented and the optical constants are determined from these spectra. Furthermore, the deposition process, films structure and composition of the films are discussed. The study shows that by choosing the right composition and working in the proper oxygen flow range, it is possible to tune the refractive index.