MoSe2纳米球结构的制备及其对NO2的气敏性能

通过水热法制备了纳米球状MoSe₂结构。使用扫描电子显微镜(SEM)对该材料的结构和形貌进行了表征。MoSe₂纳米球状结构形貌均匀,其直径为200～300 nm。同时,利用叉指电极制作了基于MoSe₂的气体传感器,并测试了其气敏性能。测试结果显示：在室温条件下,MoSe₂传感器具有优异的气敏性能,能检测到极低体积分数的NO₂,对体积分数6×10^-8的NO₂的响应为1.006 4,在空气中也能完全恢复。此外,该传感器还具有良好的响应/恢复特性、重复性、长期稳定性与选择性。最后结合电子转移理论,分析了MoSe₂气体传感器对NO₂气体的气敏机理。     

WO3/SnO2复合薄膜的制备及光电性能

采用水热法和电化学沉积法,成功制备了包覆有SnO₂纳米颗粒的WO₃纳米棒阵列薄膜,退火处理后形成WO₃/SnO₂异质结复合薄膜。通过改变SnO₂的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD,FESEM对WO₃/SnO₂复合薄膜的物相和形貌进行了分析,通过电化学工作站对WO₃/SnO₂复合薄膜的光电性能进行了研究,结果表明,电沉积时间为120 s时,WO₃/SnO₂复合薄膜具有最小的阻抗,且在0.6 V的偏压下光电流密度为0.46 mA/cm²,相比于单一WO₃纳米棒薄膜,表现出更好的光电化学性能。     

Al2O3-SiO2/纤维素复合气凝胶的制备及其阻燃性能

针对纤维素气凝胶隔热性能差、易燃烧等问题,基于液氮定向冷冻及真空冷冻干燥技术,以低成本、环境友好的微晶纤维素为原材料,Al₂O₃-SiO₂溶胶为阻燃剂,去离子水为溶剂,加入硼酸作为催化剂控制共水解进程,制备出隔热阻燃性能良好的Al₂O₃-SiO₂/纤维素复合气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、锥形量热仪等研究了Al₂O₃-SiO₂溶胶含量对材料结构与性能的影响,并分析了复合气凝胶的阻燃机制。结果表明,随着Al₂O₃-SiO₂溶胶含量的增加,Al₂O₃-SiO₂/纤维素复合气凝胶从蜂窝状结构向多孔三维网络结构转变,孔径减小。Al₂O₃-SiO₂溶胶与微晶纤维素溶液体积比为2...     

二维材料Ti3C2TxMXene对氨气的气敏性能

气体传感器在疾病诊断和环境监测等应用中受到了广泛关注,二维材料为制备室温下工作的气体传感器提供了一个很有前景的平台。利用HF溶液腐蚀Ti₃AlC₂粉末获得的原始Ti₃C₂T_x粉末和Ti₃C₂T_x纳米片,利用扫描电子显微镜(SEM)图、X射线光电子能谱(XPS)和气敏特性分析,研究了Ti₃C₂T_x材料结构对氨气(NH₃)气敏特性的影响。SEM结果表明,与原始Ti₃C₂T_x粉末相比,Ti₃C₂T_x纳米片具有较薄的厚度,尺寸也较为均匀一致,且成膜性良好。气敏性能结果表明,Ti₃C₂T_x纳米片传感器具有更高的灵敏度,对体积分数2×10     

NiS/TiO2/Ti3C2三元异质结结构的构筑及光催化产氢性能

二维过渡金属碳化物MXene(Ti₃C₂)因其优良二维层状结构及导电性被认为是一种理想的光催化材料。采用两步水热法结合原位自氧化方法合成了NiS/TiO₂/Ti₃C₂(TCTNS)三元复合光催化剂。运用多种分析手段(场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱仪及光电流测试)对其结构进行了表征,研究了其光催化分解水产氢的活性,探讨了材料的组成、结构与性能之间的相互影响。结果表明,与单一NiS和二元TiO₂/Ti₃C₂催化剂相比,复合光催化剂具有更高的光电性能。其可见光驱动的光催化H₂产氢速率可达3 269μmol/(g·h),是二元TiO₂/Ti₃C₂产氢速率的约19倍。实验结果表明,由于NiS和TiO₂纳米颗粒覆盖重建的多异质结界面,以及TCTNS复合...     

Au纳米颗粒修饰的ZnSnO3纳米立方体结构的制备及其气体传感器性能

采用沉淀法和化学还原法合成了金纳米颗粒(NP)修饰的ZnSnO₃纳米立方体结构(AuNP@ZnSnO₃),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等表征手段对所合成的复合纳米结构进行了分析,并研究了基于该复合纳米材料的气体传感器对一氧化碳(CO)和甲烷(CH₄)气体的气敏特性。同时,以树莓派Zero 2W为主控模块,设计了集成实时显示、网页显示和数据记录等功能的传感器测试系统,用于测试所制备的气体传感器性能。测试结果表明,相比于ZnSnO₃气体传感器,所制备的AuNP@ZnSnO₃气体传感器表现出更优异的气敏性能。在最佳工作温度(240℃)下,其对体积分数均为1×10^-4的CO和CH₄气体响应度分别可达4.08和2.57,分别约为ZnSnO₃气体传感器响应度的1.59倍和1.71倍,并且具有较低的工作温度、良好的重复性以及长期稳定性。     

MoS2/MoO2共形异质结构的制备、表征及其生长机理

作为典型的二维层状半导体材料,MoS₂及其异质结构在后摩尔时代的电子学和光电子学领域具有广阔的应用前景。以MoO₃为前驱体,利用化学气相沉积法(CVD)先制备了MoO₂纳米片,随后使用硫蒸气对其进行硫化合成了含2～4层MoS₂的MoS₂/MoO₂的共形异质结构。通过X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱对MoS₂/MoO₂共形异质结构进行表征,确定了MoS₂的层数随硫化时间的变化关系,即随着硫化时间的延长,MoS₂层数逐渐增加。利用原子力显微镜(AFM)对异质结构的厚度表征结果发现,硫化后纳米片厚度有所减薄,并且随着硫化时间的增加,MoO₂纳米片硫化前后的厚度差呈现出反常的先下降后上升的趋势。最后通过高分辨环形暗场扫描透射电子显微镜(ADF-STEM)对MoS₂/MoO₂共形异质结构截面进行表征,并揭...     

NiO掺杂MoO3复合结构的制备及氨气传感性能

通过水热法制备了Ni元素与Mo元素不同摩尔数比的NiO掺杂MoO₃复合结构,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线能谱仪(EDS)等对NiO掺杂MoO₃复合结构的形貌以及组成成分进行表征分析。同时,利用合成的传感材料成功制备了四种NiO掺杂MoO₃基气体传感器。气敏测试结果表明：NiO的掺杂可以明显改善MoO₃对NH₃的气敏性能,尤其是Ni₄Mo传感器对体积分数1×10^-4的NH₃的响应度为10.04,约为Ni₀Mo传感器响应度(1.51)的6.65倍。同时,NiO的掺杂还降低了传感器的最低检测限(体积分数5×10^-8)。此外,所制备的传感器还具有优异的选择性和良好的重复性。最后,结合电子转移理论分析了NiO掺杂MoO₃复合结构的气敏机理。     

磁控溅射工作压强对β-Ga2O3薄膜特性的影响

作为新兴的第三代半导体材料,β-Ga₂O₃高质量薄膜是制备高效Ga₂O₃基器件的基础,β-Ga₂O₃薄膜的制备、表征及光电特性的研究具有深刻的意义。通过分析研究磁控溅射工作压强变化对薄膜性能和形貌的影响,为制备更高质量的薄膜提供了一种新的方法。基于射频磁控溅射方法,在单晶c面蓝宝石(Al₂O₃)衬底上沉积生长Ga₂O₃薄膜,并进行900℃、90min的氮气退火处理,以得到β-Ga₂O₃薄膜。沉积过程不改变其他实验参数,仅改变工作压强,研究工作压强对β-Ga₂O₃薄膜特性的影响。X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征结果显示,β-Ga₂O₃薄膜具有不同取向的衍射峰,沿着■晶向择优生长,薄膜呈多晶状态。适当增大工作压强可使β-Ga<...     

酞菁铜-氧化锌复合材料的制备及其气敏特性

将p型有机半导体材料酞菁铜(CuPc)和n型无机半导体材料氧化锌(ZnO)复合,得到p-n型的CuPc-ZnO复合材料,促进了目标气体在敏感层表面发生反应,提高了敏感层的气敏性能。在结晶度、形貌和结构等方面对制备的CuPc-ZnO敏感材料进行了详细表征,并对CuPc-ZnO复合材料的气敏性能进行了系统评估。结果表明无论是向CuPc中掺入少量的ZnO,还是向ZnO中掺入少量的CuPc,均可显著提高单一材料的气敏性能,这两种复合敏感材料对NO₂都展现了优异的选择性和良好的响应/恢复特性。其中,基于质量分数3%的CuPc/ZnO复合材料的传感器在150℃下对体积分数1×10^-5的NO₂的响应高达90,与基于纯ZnO的传感器相比,灵敏度明显提升,该传感器是检测NO₂的有利候选者。     

基于分等级中空微球结构Co3O4/WO3复合材料的制备及对H2S的气敏性能

通过简单的水热法合成了由纳米颗粒自组装而成的分等级中空微球结构WO₃和Co₃O₄/WO₃材料,整个实验过程中不添加任何的表面活性剂和模板剂,符合绿色化学发展理念。对样品的形貌、结构、化学成分和气敏性能进行了表征。结果表明,Co₃O₄/WO₃复合材料成功构筑p-n异质结并呈中空微球结构。在气敏性能测试中,Co₃O₄/WO₃复合材料传感器在最佳工作温度50℃下对体积分数为1×10^-5的H₂S气体的响应值为42.1,约为WO₃传感器的3.37倍,响应时间仅为8 s。本实验还进行了1×10^-8～5×10^-5不同体积分数的H₂S气体连续循环检测,检测下限低至1×10^-8。同时,所制备的传感器具有良好的稳定性、选择性和重现性。此外...     

原位环境透射电镜研究SnO2纳米线作为K-O2电池空气正极的放电行为

本文使用先进的球差校正环境透射电子显微镜(AC-ETEM)与原位电化学测试平台,在环境透射电镜中以SnO₂纳米线作为空气正极,构建起一纳米K-O₂金属空气电池,原位观测该电池在氧还原反应(ORR)过程中的微观变化行为。实验结果表明:在ORR过程中,SnO₂纳米线首先转化为Sn单质颗粒与K₂O;因纳米尺度的Sn单质颗粒具有优异的催化活性,在O₂氛围中纳米线的表面生成了大量的KO₂。但由于KO₂不能稳定存在,会迅速分解成K₂O₂并释放O₂,导致材料发生巨大的体积膨胀。相关实验结果为宏观K-O₂电池的设计与改性提供了直观的实验证据。     

基于石墨烯的NO2和NH3气体传感器研究进展

室温下石墨烯具有较大的分子吸附比表面积、低噪声、高载流子迁移率等优异电学性能,是一种性能极佳的传感材料。与传统无机氧化物气体传感器相比,石墨烯气体传感器具有工作温度低、能耗小、恢复性高的优点。文章对两种石墨烯气体传感器的研究进展进行了综述。首先根据气体选择性不同,研究了NO₂和NH₃两种石墨烯气体传感器。然后对它们的灵敏度、气体响应灵敏度、响应时间等特性进行了分析对比。该项分析研究工作对气体传感器的实际应用与推广具有一定参考价值。     

基于脉冲电沉积法制备RuO2材料及其超级电容器性能

RuO₂作为一种比较优秀的电极材料,在超级电容器中具有较大应用,但RuO₂电容性能受限于颗粒粒径大小以及分散性。为解决RuO₂颗粒容易团聚和分散性较差的问题,以RuCl₃·nH₂O为前驱体,采用新型脉冲电沉积法在泡沫Ni上电沉积RuO₂作为超级电容器的电极材料。并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及电化学工作站表征材料的表面微观形貌、物相组成和电化学性能。结果表明：分别电沉积15 min和30 min, RuO₂在Ni上生长为一层50 nm和150 nm厚度均匀的薄膜;电化学性能测试表明其内阻较低以及充放电时间较长;电沉积15 min的P15样品在20 mV/s扫描速率下具有576 F/g的比电容,在1 A/g电流密度下具有400 F/g的比电容。因此,脉冲电沉积法制备的RuO₂材料具有比较优异的性能,在超级电容器的电极材料制备中具有一定的应用前景。     

一种温控VO2射频开关及其特性研究

文中提出了一种温控二氧化钒(Vanadium Dioxide, VO₂)射频开关,在共面波导传输线上验证了其温度控制的开关特性。采用直流磁控溅射工艺在蓝宝石基底上形成70 nm厚的VO₂薄膜,并将其切成可独立控制的VO₂单元。将VO₂单元镶嵌在共面波导传输线中,通过改变外加温度来控制VO₂开关的电阻率,使其在高阻态和低阻态间切换,从而实现传输线的状态在“导通”和“关断”间切换。对由这种VO₂射频开关构成的器件进行了仿真设计和实验测试,仿真和测试结果吻合较好。温控VO₂开关具有低温截止射频信号、高温导通射频信号的特性,为可调微波器件的实现提供了新思路。     

Ti3C2/N-TiO2复合材料的制备及吸附/光催化去除污染物性能

首先利用煅烧TiN制备了N-TiO₂,并采用HF溶液腐蚀Ti₃AlC₂合成了Ti₃C₂,然后将两者以不同质量比值进行混合,通过超声法构建了一系列Ti₃C₂/N-TiO₂复合材料。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计等多种表征手段对样品的物相、形貌和组成进行了分析。以罗丹明B水溶液为模拟污染物,研究了样品对污染物的吸附性能和光催化降解性能。结果表明,6%Ti₃C₂/N-TiO₂复合材料显示出最好的污染物吸附性能和可见光光催化降解性能,其光催化降解污染物效率分别是10%Ti₃C₂/N-TiO₂、2%Ti₃C₂/N-TiO₂和N-TiO₂的1.2、1.4和1.9倍。...     

Ni掺杂In2O3中空纳米纤维制备及其对丙酮气敏传感性能

采用一步静电纺丝法制备了一维In₂O₃纳米纤维,通过不同的热处理过程得到均匀的In₂O₃中空纳米纤维。进一步对In₂O₃中空纳米纤维进行了不同Ni和In摩尔数比值的Ni掺杂。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对纤维的晶体结构、微观形貌、元素组成和价态等进行了表征。结果表明Ni元素成功地掺杂在中空纤维中。最后,研究了Ni掺杂In₂O₃纳米纤维传感器对丙酮的气敏传感性能。结果表明：在220℃最佳工作温度下,3℃/min升温速率下生成的In₂O₃中空纳米纤维传感器对体积分数1×10^-4丙酮的响应为6.87,响应是2℃/min升温速率下生成的实心纤维传感器的1.44倍。在最佳Ni和In摩尔数比值(1.5%)的Ni掺杂后中空纳米纤维传感器响应提升至13.47,是纯In...     

ZnO/ZnFe2O4复合纳米粒子的制备及其特性研究

利用水热法制备了ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)对退火前后的ZnO/ZnFe2O4纳米粒子进行表征。研究结果表明, 退火后的ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子表现出更好的形貌和晶体质量, 主要由六角纤锌矿结构的ZnO和立方结构的ZnFe2O4构成。PL光谱显示, 退火后ZnO近带边的发光强度明显降低, 这是由于ZnO/ZnFe2O4形成了Ⅱ型能带结构实现了光生载流子分离的结果。对其光催化特性也进行了研究, 光照时间为3 h, 退火后的ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子表现出更优秀的光催化活性, 降解甲基橙的效率可达50.48%。另外, 还对其磁性进行了研究, 室温条件下, 纳米复合粒子表现为顺磁性, 而经过退火处理后表现出铁磁性。因此, ZnO/ZnFe2O4纳米复合粒子经退火后具备磁性光催化剂性能, 有一定的发展前景。     

气氛环境下Au/CeO2催化剂烧结行为的原位电镜研究

气氛环境下原位研究催化剂的烧结行为,能够为理解催化剂在预处理以及反应条件下的烧结机理和高稳定催化剂的设计提供重要的实验依据。本文以Au/CeO₂模型纳米催化剂为研究对象,利用环境透射电子显微镜原位观察其在O₂与CO气氛下的高温动态烧结过程。实验发现,负载在CeO₂上的Au纳米颗粒在O₂与CO气氛环境中表现出不同的烧结行为,其在O₂气氛下具有较高的烧结速度,同时存在颗粒迁移与聚集长大(particle migration and coalescence, PMC)和奥斯特瓦尔德熟化(Ostwald ripening, OR)两种烧结过程;在CO气氛下烧结速度较慢,烧结过程以OR为主。对比不同气氛环境下烧结后催化剂的表面结构可知,CO增加了CeO₂表面台阶的数量以及表面氧空位浓度,增强了载体对Au颗粒的锚定作用,从而提升Au/CeO₂催化剂的稳定性。     

功率对YT刀具激光熔覆TiB2/TiN涂层耐磨性的影响

为了提高YT刀具钢的耐磨性能,选择激光熔覆技术在其表面制备TiB₂/TiN涂层,并通过试验测试手段研究功率参数对微观组织及耐磨性的影响。研究结果表明,制得TiB₂/TiN涂层涂层形成了致密结构,涂层跟基体间达到了紧密结合状态。逐渐增大功率后,涂层厚度也随之提高,在涂层表面区域形成许多小尺寸凸起结构,观察到明显的边界层。TiB₂/TiN涂层沉积速率随功率提高呈现线性增长,从2.63 nm/min增大到6.64 nm/min,涂层硬度持续升高。h-BN组织和纳米晶TiB₂间共同构成了纳米复合结构,晶界处形成了较高内聚能,获得明显的晶界强化效果。提高功率后,TiB₂/TiN涂层摩擦因数先增大后降低,涂层磨损率先升高再下降。功率为2.0 kW时,涂层获得了最大摩擦因数0.79和最大磨损率4.75×10^-6 mm³/(N·mm)。该研究对提高YT刀具的耐磨性能和使用寿命具有很好的理论指导意义。