石墨烯/h-BN异质结中带宽调制的反转整流特性

构建了由扶手椅型石墨烯和六方氮化硼(石墨烯/h-BN)杂化纳米带组成的异质结,利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了异质结的电流整流特性。计算结果表明,具有较小(大)带宽的异质结出现了新奇的反向(正向)整流行为,而整流方向与异质结的界面类型无关。研究表明,可通过控制石墨烯/h-BN异质结的宽度设计出具有反转整流特性的纳米器件。     

Nano-TiO_2系耐高温陶瓷抗菌剂的研究

以ZnO为异质相,采用共沉淀法对nano-TiO2粉体进行了复合改性,并对改性后的nano-TiO2粉体的耐温性能、光催化性能、抗菌性能及复合结构形态进行了研究。结果表明:改性后的nano-TiO2粉体经950℃煅烧后,仍完全以锐钛矿晶型存在,晶粒呈球形,分散较均匀,粒度分布较窄,且粒径较小,平均在30-40nm左右,而且具有与纯nano-TiO2粉体(600℃)基本相同的光催化效能和抗菌效能,是一种新型纳米高温抗菌剂。     

C/ZnO/BiOI的制备及其光催化头孢他啶性能

以乙酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备纳米级ZnO,然后以葡萄糖为碳源,制备C/ZnO纳米材料,再采用超声方法将事先制备好的BiOI与C/ZnO进行复合,得到了三元复合材料C/ZnO/BiOI。采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、X-射线光电子能谱分析仪（XPS）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、光致发光光谱仪（PL）等对样品进行表征。结果表明,C/ZnO/BiOI三元复合催化剂的结晶性好,纯度高。交错的晶格条纹显示出ZnO与BiOI之间形成了异质结。异质结延缓了电子与空穴的结合,同时C良好的电荷传导性加速了载流子传输效率,极大地提高了光催化活性。在汞灯模拟太阳光条件下,C/ZnO/BiOI对头孢他啶的降解率在180 min内达到了98.52%,相比于ZnO提高了51.07%。     

Bi2MoO6/AgBr的制备及其光催化活性增强机制

采用水热法合成了Z型异质结Bi₂MoO₆/Ag Br光催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积测试仪(BET)、稳态/瞬态荧光光谱仪等对其微观形貌、物相组成以及光电性能等特性进行表征;通过对目标污染物罗丹明B(Rh B)的降解分析该催化剂的活性和降解机理。结果表明,该催化剂由立方相的Bi₂Mo O₆纳米片堆叠而成的纳米微球和负载在其表面的Ag Br纳米花簇构成,异质结的形成使得比表面积增加了7.2 m²/g,光生电子对寿命延长。Bi₂Mo O₆与Ag Br复合后光催化活性明显提高,当Ag Br复合量为10%时效果最佳,光催化反应速率常数是Bi₂Mo O₆的1.6倍。当Rh B浓度为0.5×10^-5mol/L、Bi₂Mo O₆/Ag Br投加量为250 mg/L、p H值=7时,反应20 min后对Rh B的降解率可达到95.9%,且Bi₂Mo O₆/Ag Br经过5次循环实验后仍具有较高的光催化活性。自由基捕获实验结果表明,Bi₂MoO₆的主要活性基为·O₂^-,Bi₂Mo O₆/Ag Br的主要活性基团为·O₂^-和h⁺。根据以上实验结果,提出了一种由Ag⁰粒子为通道的Z型电荷转移机理。     

硫化镉/石墨烯/TiO_2纳米棒阵列的光电化学性能

采用水热法在掺氟导电玻璃(FTO)上生长TiO_2纳米棒阵列。通过电化学伏安法将氧化石墨烯还原并沉积在TiO_2纳米棒阵列上,再经过化学水浴沉积硫化镉,形成Cd S/石墨烯/TiO_2阵列复合材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能量色散仪对样品的晶型、形貌以及成分进行分析。通过电化学工作站表征样品交流阻抗、开路电位、光电流响应及光化学能转换效率。结果表明,复合材料的电荷转移电阻约是未修饰的TiO_2纳米棒阵列的1/17,光电流比未修饰的TiO_2纳米棒阵列提高约2.5倍,在外加电压为-0.6 V时可达到2.2%。     

表面微结构对PDMS摩擦纳米发电机输出功率的影响及电诱导生长ZnO纳米棒阵列

通过微纳米转印技术对聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)驻极体材料进行表面微结构处理,系统地研究了3种表面结构(定向线状、规则凹块和不规则粗糙)对接触分离式摩擦纳米发电机输出特性的影响。实验结果表明,驻极体材料的表面比表面积越大,越有利于提高摩擦纳米发电机的输出特性。在应用方面,本文利用摩擦纳米发电机收集机械振动产生的电能,实现了电诱导生长ZnO纳米棒阵列,并且与传统电化学三电极系统下生长的ZnO纳米线阵列进行了对比。本文展现了摩擦纳米发电机在自驱动系统中的潜在应用价值.     

研究领域里的学术先锋——Nano-TiO2系耐高温陶瓷抗菌剂的研究

以ZnO为异质相，采用共沉淀法对nano-TiO2粉体进行了复合改性，并对改性后的nano-TiO2粉体的耐温性能、光催化性能、抗菌性能及复合结构形态进行了研究。结果表明：改性后的nano-TiO2粉体径950℃煅烧后，仍完全以锐钛矿晶型存在，晶粒呈球形，分散较均匀，粒度分布较窄，且粒径较小，平均在30-40nm左右，而且具有与纯nano-TiO2粉体（600℃）基本相同的光催化效能和抗菌效能，是一种新型纳米高温抗菌剂。     

ZnO纳米薄膜及其声表面波传感器的制备与特性研究

结合RF磁控溅射和水热合成法制备ZnO纳米结构薄膜,利用XRD及SEM分析ZnO薄膜的晶体结构和形貌、XPS分析薄膜的化学组分。结果表明,在适当的条件下,所制备的ZnO薄膜为具有良好c轴取向的纳米棒状结构,且ZnO纳米棒薄膜表面吸附的氧原子及晶格的氧空位缺陷增多。利用所制备ZnO纳米棒薄膜的上述特性,将其作为气体敏感材料。分别沉积于128°YX-LiNbO_3和36°YX-LiTaO_3基片,研制多层结构的声表面波(Rayleigh波和Love波)氢气传感器,并进行室温条件下氢气的实时传感检测,结果显示所研制的Love波传感器具有更高的灵敏度,性能更优化。     

基于TiO_2/石墨烯的光催化材料降解腐殖酸

针对水热法制备的氮掺杂TiO_2/还原氧化石墨烯纳米颗粒(NTG)分离回收性及稳定性差的问题,采用电化学法制备了氮掺杂TiO_2纳米管/还原氧化石墨烯复合膜(ENTG),并通过场发射扫描电镜(FESEM)等表征其特性。结果表明,ENTG中纳米管阵列的管径约为167 nm、管长约为6μm,TiO_2晶型为锐钛矿相,氮以间隙掺杂形式进入TiO_2晶格。不同光催化剂(TiO_2纳米管TNT、氮掺杂TiO_2纳米管N/TNT、NTG、ENTG)对腐殖酸(HA)的去除效果表明,当HA浓度较低时,4种光催化剂去除HA的过程均符合准一级动力学模型;无论在紫外光区还是可见光区,ENTG的光催化性能均优于其他3种催化剂,且在可见光区去除HA的效果更好。另外,光催化重复试验结果表明,ENTG分离回收方便且催化稳定性较好,在饮用水处理领域具有较大的应用潜能。     

污水处理中MB光催化降解研究

水污染是人类面临的重要环境问题,光催化是缓解该问题的有效措施之一,因此研究适用于水污染的光催化剂是关键问题。本研究利用水热法制备了氧化锌(ZnO)纳米棒薄膜,探究了不同比例Zn2+前驱体对薄膜生长情况的影响。然后在薄膜上利用溶胶凝胶法淀积了一层二氧化钛(TiO2),得到ZnO/TiO2复合薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜对纯氧化锌薄膜及淀积二氧化钛后的复合薄膜的结构和形貌进行表征,利用紫外可见光谱仪检测Zn O/TiO2复合薄膜光催化降解有机物的效果。本研究解决了单一光催化剂的电子-空穴对复合率高、污水中光催化剂难以回收的难题,设计的催化剂具有绿色无污染、易于制备、催化效率高的特点。