纳米TiO_2电子传输层制备方法及其钙钛矿太阳能电池性能

采用旋涂法(SC)、原子层沉积(ALD)和磁控溅射(MS)3种方法制备二氧化钛(TiO_2)致密籽晶层并生长TiO_2纳米柱层(TiO_2 nanorod layer),研究了由TiO_2致密层(TiO_2 compact layer)和TiO_2纳米柱层组成的纳米TiO_2层(nano-TiO_2 layer)的形貌结构及其作为电子传输层(ETL)对钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对制备的纳米TiO_2层的结构、形貌进行了表征。研究发现采用磁控溅射制备的TiO_2籽晶层的表面粗糙度最大,为26.6 nm,有利于生长TiO_2纳米柱层,生长的金红石型晶体结构的TiO_2纳米柱具有最好的结晶性。采用紫外可见吸收光谱(ultravioletvisible absorption spectroscopy)对掺氟的SnO_2透明导电玻璃(FTO)/纳米TiO_2层/钙钛矿层结构的光吸收性能进行分析。采用电流-电压曲线(I-V曲线)对不同纳米TiO_2层的钙钛矿太阳能电池性能进行了测试分析。结果表明,与旋涂法、原子层沉积方法相比,采用磁控溅射制备的纳米TiO_2层作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池具有最佳的转换效率。     

微乳液法制备CdS/TiO_2复合材料及光催化性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/环己烷/正丁醇/水为主要原料,通过反相微乳液法,制备了CdS/TiO_2复合材料。通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,研究了其光催化性能。结果显示:硫化镉对二氧化钛的复合修饰对其表面形貌、晶相组成、紫外吸收带边、元素组成及化合价态均有明显影响。与纯TiO_2相比,CdS/TiO_2的光催化活性明显提高,450 W金卤灯光照80 min,3.3%CdS/TiO_2的光催化效果最好,甲基橙溶液降解率达到96.71%,复合后TiO_2吸收带边出现了一定程度的蓝移。     

TiO_2量子点修饰g-C_3N_4及其光催化脱色性能研究

为进一步提高g-C_3N_4光催化活性,采用等孔体积浸渍法制备了TiO_2量子点修饰的g-C_3N_4。研究结果表明TiO_2量子点修饰使g-C_3N_4的XRD衍射峰、表面性质参数、粒径分布和对可见光的吸收有显著影响。以罗丹明B为模拟污染物,在模拟太阳光照射下对所制备TiO_2/g-C_3N_4光催化性能进行了测试。结果表明,经TiO_2量子点修饰后g-C_3N_4光催化性能显著增强,当TiO_2/g-C_3N_4质量比为3%时,所制备样品具有最高的活性。捕获剂测试结果表明,·O2-离子是光催化降解反应中主要的活性物种。     

光沉积法制备Cu_(0.91)In_(0.09)S修饰的TiO_2纳米管阵列及其光电性能研究

采用阳极氧化法和原位光沉积法制备了Cu_(0.91)In_(0.09)S(CIS)微球修饰的TiO_2纳米管阵列(TiO_2NTs/CIS)。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对TiO_2NTs/CIS的形貌进行了表征。同时测试了TiO_2NTs/CIS的光电性能及其光催化降解甲基橙(MO)的性能。结果表明平均粒径为600 nm的Cu_(0.91)In_(0.09)S微球均匀分布在TiO_2NTs表面上。在可见光照射下,与未修饰的TiO_2NTs相比,TiO_2NTs/CIS具有更高的光电性能和光催化性能。     

TiO_2-ZnO复合材料的制备及光催化性能研究

以二氧化钛(TiO_2)和氧化锌(ZnO)粉体为前驱体,通过固相法合成了不同ZnO摩尔分数(x)的TiO_2-ZnO复合粉体材料。复合材料的结构、形貌及性能分别用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪等仪器进行了表征,同时研究了不同ZnO摩尔分数和煅烧温度对TiO_2-ZnO复合材料结构和形貌的影响及复合材料对甲基橙的光催化活性。结果表明,煅烧温度对复合材料的结构和形貌影响很大。当t=600℃,x=0.440时,TiO_2-ZnO粉体由纤锌矿结构的ZnO、锐钛矿结构的TiO_2和少量的Ti_3Zn_3O_(0.5)共同组成,且界面颗粒接触紧密。ZnO和TiO_2的复合不仅提高了复合材料在紫外区的吸收,而且也增强了其在可见光区的吸收。另外,TiO_2-ZnO复合材料(x=0.440)对有机染料甲基橙有非常好的光催化活性,在紫外光照射120 min后甲基橙的降解率高达95.7%。     

TiO_2包覆层结晶度对染料敏化太阳能电池性能的影响

二氧化钛(TiO_2)纳米颗粒广泛应用于染料敏化太阳能电池的光阳极。设计了一种以TiO_2纳米颗粒包覆Ag纳米线阵列的异质结作为光阳极的新型结构的染料敏化太阳能电池。通过控制水热反应温度制备了两种具有不同结晶度的TiO_2纳米颗粒包覆层,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)对包覆层的形貌和晶体结构进行了表征,通过I-V曲线和紫外光电子能谱(UPS)分析了TiO_2包覆层的结晶度对电池性能的影响。结果表明:TiO_2包覆层的结晶度对组装后的电池效率具有显著影响,TiO_2结晶度较低的电池具有较高的开路电压(Voc),结晶度较高的电池具有较大的短路电流密度(Jsc)。理论分析表明:电池开路电压的差异来源于TiO_2包覆层结晶度不同导致的电子结构的变化;而短路电流密度的差异则是由光阳极表面积大小和电子从染料激发态向TiO_2导带注入效率不同造成的。     

电化学沉积锰修饰TiO_2纳米管阵列的正交试验研究

用阳极氧化法在钛片表面制备空白TiO_2纳米管阵列,用电化学阴极还原法在其表面沉积锰,通过正交试验考察沉积条件对锰修饰TiO_2纳米管阵列光电响应的影响。结果表明,锰的表面修饰可以增强TiO_2纳米管阵列对可见光的响应,在0.5 V(vs.SCE)的偏电压下,光电流显著增大。沉积时间和沉积电压是影响锰沉积的主要因素,锰沉积的最佳条件为:沉积时间30 s、电压-2 V、锰离子浓度10 mmol/L。     

Cu/Ag掺杂TiO_2包覆SiO_2纳米复合材料的结构与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备包覆层厚度约为12 nm的高分散性TiO_2包覆SiO_2(TCS)复合粉末。在此基础上,合成光催化效率显著提高的Cu和Ag掺杂TCS光催化剂。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计和光催化降解甲基橙测试等,系统研究包覆和掺杂对TiO_2结构及光催化活性的影响规律和相关作用机制。结果表明,TiO_2与SiO_2的界面可能以Ti—O—Si化学键联结,并通过影响TiO_2的结晶过程而抑制TiO_2晶粒的长大。通过控制实验条件得到了性能优异的Cu_2O-TiO_2-SiO_2复合粉末,Cu掺杂的作用机制可理解为Cu_2O半导体对TiO_2的修饰,光催化活性的提高与氧空位和Cu_2O有关。相比较,Ag掺杂对TiO_2的禁带宽度影响不大,但吸光强度有较大提高。当Ag掺杂量为1.0%时,光催化降解甲基橙效率达到95.7%。     

金属离子掺杂对离子液辅助制备纳米TiO_2性能的影响

以过渡金属(Cr、Fe、Ni和Zn)掺杂为手段,以溶胶凝胶为制备方法,以离子液2—羟基咪唑甲酸盐为微观结构调控试剂,制备了TiO_2纳米粒子。将样品备好后,在500℃的条件下进行煅烧处理,用BET、XRD、DRS等手段进行结构表征,以酸性蓝92为模拟污染物对其光催化性能进行测定。研究结果表明,经过渡金属掺杂后的TiO_2纳米颗粒比纯TiO_2具有更高的比表面积和更小的粒径尺寸。过渡金属的掺杂使TiO_2的吸收光谱向可见光的方向移动。在紫外灯照射下,水溶液中酸性蓝92的光降解结果为:过渡金属离子的存在使TiO_2纳米颗粒的光催化活性得到了明显增强。     

可见光下掺N附Ag纳米TiO_2的光催化降解甲基橙

采用溶胶–凝胶法制备纯TiO_2和掺氮TiO_2纳米颗粒(N-TiO_2),然后通过光催化还原在其表面附Ag,得到表面附Ag的纳米TiO_2(即Ag/TiO_2)和掺N附Ag纳米TiO_2(即Ag/N-TiO_2),利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、光致发光光谱仪(photoluminescence spectroscopy,PL)、X射线光电子能谱(XPS)以及紫外可见漫反射光谱分析(UV-VIS DRS)对TiO_2及其掺杂改性后的组成和结构、光吸收性能以及可见光下对甲基橙溶液的光催化活性等进行表征。结果表明,所有样品均为锐钛矿型,Ag/TiO_2的平均晶粒度为20.4 nm;N以替代型N-Ti-O、间隙型Ti-O-N(或氧化态Ti-O-N-O)的形式存在于晶格中,银以Ag0形式附着在TiO_2表面;N掺杂抑制TiO_2晶粒的生长,并抑制光生电子与空穴的复合,从而促进TiO_2对可见光的吸收;表面附Ag对TiO_2晶格没有明显影响,但在450~580 nm可见光区产生强烈的表面等离子吸收带并延长至近红外区。TiO_2及其掺杂改性后对甲基橙的光催化效果为Ag/N-TiO_2Ag/TiO_2N-TiO_2TiO_2(或Degussa P25),Ag/N-TiO_2在可见光下对甲基橙(p H=3)进行光催化降解,150 min时降解率达到95%。     

Biological activity and phosphorylation of 2'-azido-2'-deoxyuridine and 2'-azido-2'-deoxycytidine

2'-Azido-2'-deoxyuridine and 2'-azido-2'-deoxycytidine were evaluated for their inhibitory activity against ribonucleotide reductase and for subsequent cell growth inhibition. Their mono- and di-phosphates were synthesized and their inhibitory activities against the reductase were also determined in a permeabilized cell system, along with the two nucleosides. The results of the present study identify the first phosphorylation step involved in the conversion of the two azidonucleosides to the corresponding diphosphates to be rate-limiting in the overall activation.     

Thermodynamic study of BaCuO2 and BaCu2O2

The Gibbs energy changes for the syntheses of the interceramic compounds of BaCuO₂ and BaCu₂O₂ were investigated as a basic study in the Y-Ba-Cu-O system that includes a superconductor, YBa₂Cu₃O_6.5+x . For the compound BaCuO₂, thermogravimetry with CO₂-O₂-N₂ gas mixtures was employed, and equilibrium temperatures were determined at which CO₂ partial pressures in the gas mixtures were equilibrated with mixed powder of BaCuO₂, CuO, and BaCO₃. The Gibbs energy change for the reaction of BaCO₃ + CuO = BaCuO₂ + CO₂ was determined from the relation between CO₂ partial pressure and equilibrium temperature, taking into consideration the effect of CO₂ dissolution in BaCuO₂. For the study on BaCu₂O₂, electromotive force (emf) measurement using yttria-stabilized zirconia solid electrolyte was conducted. A technique using two cells was applied to the emf measurement for minimizing the effect of dispersion of oxygen from samples, and the Gibbs energy change for the reaction of BaCuO₂ + CuO = BaCu₂O₂ + 1/2O₂ was decided from the measured O₂ partial pressure.     

Critical evaluation and optimization of the thermodynamic properties and phase diagrams of the MnO-TiO2, MgO-TiO2, FeO-TiO2, Ti2O3-TiO2, Na2O-TiO2, and K2O-TiO2 systems

All available thermodynamic and phase diagram data have been critically assessed for all phases in the MnO-TiO₂, MgO-TiO₂, FeO-TiO₂, Ti₂O₃-TiO₂, Na₂O-TiO₂, and K₂O-TiO₂ systems at 1 bar pressure from 298 K to above the liquidus temperatures. All reliable thermodynamic and phase diagram data have been simultaneously optimized to obtain, for each system, one set of model equations for the Gibbs energy of the liquid slag as a function of composition and temperature and equations for the Gibbs energies of all compounds as functions of temperature. The modified quasichemical model was used for the molten slag phases.