共掺杂ZnO纳米材料的制备及光学性能研究

利用共沉淀法制备了Y和Cd共掺杂的ZnO纳米材料。X-射线衍射分析表明,样品为单一相的ZnO纤锌矿结构,随着掺杂量的增加,样品的晶粒尺寸减小。光学性能测试结果表明,样品具有较强的紫外发射峰和较弱的可见光发射峰,紫外发射峰强度随着掺杂量的增加而减弱并发生红移。     

铟掺杂调控氧化锌纳米柱的密度与光学带隙

采用低温水热法在掺铝氧化锌(AZO)基底上,通过在溶解有乙酸锌(ZnAc_2)与六次甲基四胺(HMTA)的反应溶液中引入NH_4NO_3与In(NO_3)_3,制备出不同形貌和光学性能的ZnO纳米柱阵列。采用扫描电子显微镜、透射光谱、光致发光发射谱研究了NH_4NO_3与In(NO_3)_3对ZnO纳米柱阵列的结构和光学性质的影响。结果表明:溶液中添加的In(NO_3)_3显著地降低了ZnO纳米柱的密度,增大了纳米柱之间的间距,从而能够作为太阳能电池的减反射层使用。通过控制NH_4NO_3与In(NO_3)_3在反应溶液中的添加比例,可以在3.35~3.62 e V范围内调控所制备的ZnO纳米柱的光学带隙宽度。     

水热法制备Ce掺杂ZnO纳米棒及其光学性能的研究

采用水热法制备了Ce掺杂ZnO纳米棒粉体,并对其进行SEM、XRD和紫外吸收光谱测试,研究了不同浓度Ce掺杂对ZnO粉体形貌、组成及光学性能的影响。结果表明:水热法制备的Ce掺杂ZnO粉体具有良好的一维形貌,Zn1-xCexO纳米棒中Ce元素掺杂的极限为0.05,与纯ZnO纳米棒相比,随着稀土元素Ce掺杂浓度的增加,Ce掺杂ZnO纳米棒样品的吸收边向着长波方向移动,同时Ce掺杂ZnO纳米棒样品的光学带隙宽度Eg随着Ce掺杂浓度的增加逐渐变窄,这主要是由于稀土元素Ce掺杂产生的电荷之间相互作用产生多体效应或杂质及缺陷带之间的重叠引起的。     

Y掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

通过Materials Studio软件下的CASTEP模块模拟了钇掺杂氧化锌的情况,分析了掺杂钇以及不同掺杂量条件下的氧化锌体系的结构稳定性、能带结构、态密度和光学性质等变化,发现钇掺杂在一定的范围内增加时,会发生体系的体积、晶格常数和总能量增大,Y—O键长变长,布局值减少,共价键减弱,离子键增强,吸收光谱的蓝移,掺...     

过渡金属Cu掺杂纳米ZnO的合成进展

由于氧化锌(ZnO)存在氧空位和锌间隙等缺陷,普通单一的ZnO光催化效率较低,通过过渡金属铜(Cu)对其进行掺杂,改变ZnO主体晶格固有的缺陷、引入新的缺陷、空位,可影响其电学、光学、磁学性能。本文对过渡金属Cu掺杂ZnO的合成进展进行了综述,介绍了其反应机理,并对其前景进行了展望。     

静电纺丝法制备La掺杂ZnO纳米纤维及其光学性能的研究

采用静电纺丝法制备了La掺杂ZnO纳米纤维,并对其进行SEM、XRD和紫外吸收光谱测试,对制备的样品进行结构和性能的表征,研究了不同浓度稀土元素La掺杂对其形貌、结构及光学性能的影响。SEM测试结果表明:静电纺丝法制备的La掺杂ZnO粉体具有良好的一维形貌,XRD测试结果表明:在掺杂浓度较低时,Zn_(1-x)La_xO(x=0.02,0.05)仍是六方纤锌矿结构的单相存在,紫外-可见吸收光谱测试结果表明:掺杂的浓度变大时,稀土元素La掺杂ZnO样品的吸收边向着长波方向移动,稀土元素La掺杂样品的光学带隙宽度Eg变窄,这主要是由于掺杂产生的电荷之间相互作用产生多体效应或杂质及缺陷带之间的重叠引起的。     

不同退火温度In掺杂ZnO薄膜的表面形貌和光学性质

用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计观察4%(原子分数)In掺杂ZnO薄膜的微结构、表面形貌和光学性质.微结构分析表明:薄膜仍为六角纤锌矿结构,由于In杂质的掺入,使得薄膜结晶度劣化,退火温度对薄膜微结构影响较小;表面形貌观察结果显示:薄膜表面凹凸不平,450 ℃退火处理薄膜表面最平坦,尺寸在50～100 nm之间小颗粒致密、均匀地分布于起伏的表面;紫外可见透射谱研究结果表明:随着退火温度升高,薄膜光学带宽E_g由3.267 eV减小到3.197 eV,该结果可能与薄膜表面残余应力发生变化密切相关.     

Ce掺杂ZnO光催化氧化脱硫性能

以水热反应制备前体和随后高温煅烧的方法制得了稀土元素Ce掺杂的ZnO光催化剂。利用X射线衍射、紫外可见、扫描电镜和能谱仪（EDS）对样品进行了物理性质表征,考察了催化剂制备条件、催化剂中Ce、Zn掺杂比和实验条件对催化剂光催化氧化脱硫性能的影响。结果表明,Ce和Zn的摩尔比对Zn_（1-x）Ce_xO催化剂的光催化氧化脱硫性能有显著影响;最佳条件100℃水热反应4h、300℃煅烧2h,制得的Zn_0.89Ce_0.11O催化剂在模拟油200mL（含硫量300mg/L）、n（O）/n（S）为39（H₂O₂ 15mL）、催化剂0.3g和紫外光照射1.5h的条件下脱硫率高达98.9%,经过5次再生循环使用后脱硫率没有明显降低。     

Fe、Ni掺杂ZnO纳米材料的光学、磁性及光催化性能的研究

采用草酸-氨水两步共沉淀法制备了ZnO以及Fe、Ni掺杂的Zn_1-xM_xO(0.00≤x≤0.06)纳米材料,利用XRD、UV-Vis、PL和VSM对其结构、光学和磁学性质进行表征与分析,并以亚甲基蓝溶液为模拟污染物,评价了Zn_1-xM_xO材料的光催化降解性能,考察Fe、Ni掺杂对ZnO结构、光学、磁学性质和光催化降解性能的影响。结果表明,所有的Zn_1-xM_xO样品都具有六方纤锌矿结构;Fe、Ni掺杂提高了ZnO的可见光吸收,且随着掺杂浓度的增加,Zn_1-xM_xO样品的带隙宽度减小;ZnO和Zn_1-xM_xO材料的光致发光主要有蓝光发射和绿光发射;Fe、Ni掺杂后的Zn_1-xM_xO样品表现出明显的室温铁磁性,随着掺杂浓度的增加,Zn_1-xFe_xO的磁性增加,而Zn_1-x     

Y掺杂ZnO的制备及其光催化性能

采用化学沉淀法制备Y/ZnO光催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察Y掺杂的ZnO光催化活性,并采用X射线衍射、红外光谱和紫外漫反射等手段对其进行结构表征.结果表明,Y掺杂的ZnO光催化剂对甲基橙降解具有良好的活性.活性及催化剂结构表征结果表明,最佳Y掺杂质量分数为0.1%,以掺杂Y质量分数为0.1%的Y/ZnO为...     

银掺杂纳米ZnO光催化性能的提高

分别采用水热法和还原法合成了不同掺杂浓度Ag的系列1和系列2光催化剂Ag/ZnO,其中系列1样品是由大量的球形纳米颗粒形成的团聚物;系列2样品是由大小、形状各异的多面体结构纳米颗粒堆积在一起。对两个系列样品中光降解率最高的两个样品光降解甲基橙溶液前、后进行了SEM、EDS和XRD的表征。光降解甲基橙实验表明,两个系列的样品的光降解率都大于纯ZnO样品,系列2样品光降解率都大于系列1样品。造成纯ZnO样品光降解率远低于系列1和系列2样品的光降解率是因为系列1和系列2样品中存在Ag纳米颗粒,而Ag纳米颗粒的加入整体提高了纳米ZnO样品光催化性能。系列2样品的光降解率远高于系列1样品是因为Ag⁺掺入ZnO晶体中,使其结构发生了变化。     

Al,Ni掺杂ZnO的电子结构与光学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了纯ZnO和分别掺摩尔分数均为6.25%Al,Ni的ZnO的能带结构、电子态密度分布及光学性质。计算结果表明:ZnO掺杂Al,Ni后,其Fermi面均上移并进入导带;Zn0.9375Ni0.0625O的能带结构在导带底附近出现了4条杂质带。纯ZnO,Zn0.9375Al0.0625O和Zn0.9375Ni0.0625O的光学性质在低能处有较大的差异,其中Zn0.9375Al0.0625O在可见光区的吸收系数和反射率较之另外两种材料都相对较低,但三者的光学性质在高能处却非常相似。Zn0.9375Al0.0625O的吸收边有蓝移的趋势,而Zn0.9375Ni0.0625O的吸收边红移。掺杂Ni对ZnO的吸收系数等光学性质的改变更为明显。     

ZnO及掺杂ZnO薄膜的研究进展

ZnO薄膜是一种Ⅱ~Ⅵ族的宽禁带半导体材料,具有优异的物理化学性能。通过对薄膜的掺杂,可以改善其性能或赋予其新的性能,使其应用更加广泛。作者综述了ZnO薄膜的制备方法,比较了各种制备方法的优缺点,重点探讨了ZnO及其掺杂薄膜在压电、光电、气敏及磁性能方面的研究,并对今后的研究方向进行了展望。     

ZnO掺杂TiO_2的制备及其催化性能

笔者以钛酸四丁酯、冰乙酸、无水乙醇、蒸馏水为原料,以溶胶和凝胶、真空干燥、高温煅烧制得TiO_2,使其粉体所含锐钛矿型保持在80%以上。以制备的TiO_2前躯体为母体,分别采用不同的掺杂方式将ZnO掺杂到TiO_2的晶格中,高温煅烧,研磨,制备出改性的TiO_2,并确定改性后TiO_2的晶体结构、颗粒大小。实验结果表明:在450℃温度条件下,煅烧ZnO掺杂TiO_2试样2h后,其晶型为锐钛矿型,颗粒粒径均匀,且粒子半径较小。     

水热法制备In掺杂ZnO薄膜的表面形貌及其光学性质

采用水热法在ZnO籽晶层上制备了不同In掺杂量的ZnO薄膜,用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见分光光度计和荧光光谱仪等测试分析薄膜的微结构、表面形貌、透射谱和室温光致发光谱.结果表明,In离子的掺入未改变薄膜的晶相结构,但抑制了ZnO晶粒的生长,使得ZnO的结晶度明显下降.随着In含量的增加,薄膜表面rms粗糙度和平均颗粒尺寸均逐渐减小,光学带隙Eg先增大后减小.所有薄膜的PL谱中均观察到405 nm左右的紫光发光带,研究了In掺杂量对紫光发光带的强度和峰位的影响,并对其紫光发射机理进行了探讨.     

Cu,In双掺杂量子点的光学性质研究

以环己烷为溶剂,通过溶剂热合成方法,在Cu:CdS体系中引入In3+实现双掺杂,合成了发光颜色可调、稳定性好的Cu,In:CdS双掺杂量子点。通过调节硫醇的用量与反应时间,Cu,In:CdS量子点的光学性质得到了优化。在Cu,In:CdS双掺杂量子点外层包覆ZnS壳层,消除表面缺陷,可以有效提高量子产率,随着ZnSt2包覆量的改变量子点发光波长在500~600nm可调,表明部分Zn进入基质晶核形成了ZnCdS合金。     

ZnO纳米棒的制备及光学性能研究

采用水热合成法在覆盖有ZnO晶种层的硅片上制备了形貌可控的ZnO纳米棒,并利用XRD、扫描电镜、拉曼光谱和光致发光光谱等测试手段对其结构及光学特性进行了研究。结果表明,所制备的ZnO纳米棒具有较强的紫外发光和较弱的深能级发光,说明所制备的ZnO纳米棒结晶质量和光学性能均较好。     

A1,Ni掺杂ZnO的电子结构与光学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了纯ZnO和分别掺摩尔分数均为6.25%A1,Ni的ZaO的能带结构、电子态密度分布及光学性质.计算结果表明:ZnO掺杂A1,Ni后,其Fermi面均上移并进入导带;Zn0.9375Ni0.0625O的能带结构在导带底附近出现了4条杂质带.纯ZnO,Zn0.9375A10.0625和Zn0.9375Ni0.0625O的光学性质在低能处有较大的差异,其中Zn0.9375A10.0625O在可见光区的吸收系数和反射率较之另外两种材料都相对较低,但三者的光学性质在高能处却非常相似.Zn<<0.9375>A10.0625O的吸收边有蓝移的趋势,而Zn0.9375Ni0.0625O的吸收边红移.掺杂Ni对ZnO的吸收系数等光学性质的改变更为明显.     

铝和硼共掺杂ZnO陶瓷的制备、表征和性能研究

本文首先采用传统的无压烧结工艺制备了高密度导电的铝和硼共掺杂ZnO陶瓷（ABZO）,采用相似的工艺合成了单掺铝的ZnO陶瓷（AZO）,并对两种方法制备的样品进行了表征。研究了陶瓷的致密化行为、晶体结构、形貌、成分和电性能。结果表明,AZO陶瓷仅在1350℃烧结4h时获得相对密度最高为99.01%的陶瓷,但由于陶瓷中形成的绝缘ZnAl₂O₄相增多,电导率下降。而在1100℃时,ABZO陶瓷达到了98.84%的最大相对密度,比AZO陶瓷低250℃。随着烧结温度的升高和绝缘ZnAl₂O₄相的增加,ABZO陶瓷的电导率显著提高。