掺氟二氧化锡/二氧化钛复合薄膜的光催化和低辐射性能

采用溶胶-凝胶法在Sn02：F（FTO）低辐射镀膜玻璃衬底上旋涂制备Ti02,获得FTO／TiOz复合薄膜。采用扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见透射光谱、Fourier变换红外反射光谱等手段分析了复合薄膜的结构和形貌。结果表明：FTO／TiO2复合薄膜的光催化性随着Ti02薄膜厚度的变化而变化,当Ti02薄膜的厚度为190nm时具有最佳的光催化活性,并从能带角度解释了光催化性能提高的原因;Ti02薄膜能防止FTO在热处理时发生氧化,热处理后的复合薄膜仍具有较好的低辐射性能。     

电化学沉积石墨烯/DLC复合薄膜的腐蚀性能研究

阐述了液相电化学沉积法制备类金刚石碳基(DLC)复合薄膜,以无水甲醇为碳源,自制的石墨烯为掺杂剂,在单晶硅基底上电化学沉积制备得到RGO/DLC复合薄膜,利用TEM、AFM、Raman、XPS等表征手段对复合薄膜的表面形貌及微观结构进行了研究,发现石墨烯在DLC复合薄膜中均匀分散,掺杂结果表明所得薄膜主要成分为C、O;电化学腐蚀测试结果表明所得薄膜在Na Cl溶液中具有较好的抗腐蚀性能。     

FTO薄膜表面激光诱导制备ZnO纳米结构

采用磁控溅射法在FTO(掺氟二氧化锡)玻璃基底表面沉积金属Zn层,再将其置于双氧水溶液中,通过纳秒脉冲激光对其表面进行辐照处理来实现ZnO纳米结构的制备。研究了激光能量密度和扫描速率对ZnO纳米结构的形成和得到的ZnO纳米结构复合FTO(Zn O/FTO)薄膜表面形貌和光电性能的影响。结果表明,当Zn层厚度为200 nm时,可保证FTO薄膜表面既出现完整的Zn O纳米结构,又仅有少量Zn剩余。当激光能量密度为0.80 J/cm2,扫描速率为15 mm/s时,FTO薄膜表面制备出了均匀一致性最好的ZnO纳米结构,此时ZnO/FTO薄膜有最佳的光电性能,其在400～800 nm波段的平均透光率为70.18%,平均反射率为7.10%,方块电阻为9.23Ω。     

气溶胶辅助CVD法制备F掺杂SnO2薄膜及其性能

采用气溶胶辅助化学气相沉积法(AACVD)在玻璃衬底上沉积F掺杂SnO_2(FTO)薄膜,研究了前驱液中不同F/Sn摩尔比制备的FTO薄膜的结构、表面形貌、光学、电学及光致发光性能。结果表明:所制备FTO薄膜均为(200)面择优取向的多晶四方金红石相结构;前驱液中F/Sn摩尔比的增加,会导致(110)面的衍射峰强度增加,薄膜表面堆积颗粒形状发生变化,薄膜样品光学透过率提升;当F/Sn摩尔比=40%时,FTO薄膜具有最大的载流子浓度1.031×10~(21) cm~(–3)以及最小的电阻率3.42×10~(–4)?·cm,这可归结为适量F的存在产生不同的缺陷影响。(200)面择优取向FTO薄膜光致发光谱可用于表征不同缺陷形式的跃迁。     

石墨烯/聚苯胺纳米片复合薄膜性能的研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为取向模板,采用模板辅助化学氧化聚合技术制备了聚苯胺。通过聚苯胺与氧化石墨烯混合分散液的自组装得到石墨烯/聚苯胺复合薄膜材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱,氮气吸附-脱附测试和电化学测试,分别表征聚苯胺和石墨烯/聚苯胺复合薄膜的形貌、结构、组分和电化学性能。结果表明,在CTAB作用下,合成了无规则纳米片状聚苯胺;当电流密度为0.5 A/g时,其比电容为470.8 F/g。石墨烯/聚苯胺复合薄膜的比表面积为43.2 m~2/g且表现为多级层状孔结构;将复合薄膜以三明治结构组装成全固态超级电容器测试其电化学性能。该复合薄膜表现出优异的面积比电容(在0.1 mA/cm~2的电流密度下达到292 mF/cm~2)和良好的循环稳定性。     

用于海水淡化的氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的性能研究

将改进Hummer法合成的氧化石墨烯(GO)分散到聚酰亚胺(PI)基体中,运用真空抽滤装置制备用于海水淡化的GO/PI复合薄膜,对复合薄膜的性能进行研究。结果表明:适量的GO(质量分数为0. 010)能够明显改善薄膜的表面形貌,消除或减少薄膜表面孔洞和裂纹;与PI薄膜相比,GO/PI复合薄膜的亲水性能和拉伸性能提高;加入适量的GO(质量分数为0. 010)后,复合薄膜具有较好的脱盐性能,且随着温度升高,脱盐性能提高,当温度达到75℃时,其具有较大的离子去除率(99. 4%)和水渗透量(36. 1 kg·m~(-2)·h~(-1));经多次试验后,复合薄膜的脱盐性能仍能保持较高水平,稳定性较好。GO/PI复合薄膜有望成为一种用于海水淡化的新型反渗透薄膜。     

银复合激光刻蚀FTO薄膜的光电性能

在掺氟二氧化锡(FTO)薄膜基底表面用激光刻蚀凹槽后以磁控溅射法复合金属Ag层,然后进行炉内退火处理,制得Ag复合激光刻蚀FTO薄膜。研究了Ag层厚度对样品表面形貌、晶体结构及光电性能的影响。结果表明,当Ag层厚度为5 nm时,大部分银纳米颗粒均匀密集地分布在凹槽内表面而不是凹槽外表面。复合银纳米颗粒及炉内退火有效地提升了FTO薄膜的光电性能。Ag层厚度为5 nm的薄膜在400～800 nm波段的透光率为78.40%,方块电阻为8.21Ω,品质因子达到1.069×10~(-2) Ω~(-1)。     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

表面活性剂对镍-铁-石墨烯复合镀层的影响

采用复合电镀的方法在7075铝合金上制备了镍-铁-石墨烯复合镀层,研究了不同种类、不同添加量的表面活性剂对镀液中石墨烯的分散性及复合镀层硬度、耐磨性的影响。采用SEM、EDS、XRD、Raman对复合镀层的结构形貌进行了表征。研究结果表明:与未添加表面活性剂的镍-铁-石墨烯复合镀层(硬度为823.9(HV),摩擦系数为0.1999)相比,添加石墨烯质量的80%的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)有利于石墨烯在复合镀液中的分散,能够显著地提高复合镀层的硬度和耐磨性能,其硬度提高了13.38%,摩擦系数降低了26.11%。     

电化学Fe掺杂增强FTO薄膜的可见光光电化学性能

通过在Fe SO4溶液中将FTO(F掺杂SnO_2)导电玻璃电化学阴极极化,随后在500°C空气中热氧化,制备出对可见光有响应的Fe掺杂FTO薄膜。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了薄膜的形貌、结构和表面特性。在可见光下测试了薄膜在1.0 mol/L NaOH溶液中零偏压下的光电流-时间曲线。结果显示,电化学修饰后的FTO薄膜表面呈纳米多孔形貌,薄膜中有1%(原子分数)左右的Fe元素掺杂且存在正交结构SnO_2和四方结构SnO_2两种物相。Fe掺杂FTO的光电流密度为0.5μA/cm~2,比无Fe掺杂的FTO薄膜(0.019μA/cm~2)显著增强。     

孔状氧化锌/石墨烯复合材料制备及其电化学性能研究

以氧化石墨烯和醋酸锌为原料,N,N’-二甲基甲酰胺为溶剂,采用溶剂热法制备了孔状氧化锌/石墨烯的复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对氧化锌/石墨烯复合材料的微观形貌结构和成分进行分析,并通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对电学性能进行测试,结果表明,采用溶剂热法成功制备孔状氧化锌/石墨烯复合材料,带孔微球氧化锌均匀分散于薄纱状石墨烯表面,在6 mol/L KOH电解液中有良好的电容性能,当扫描速度为5 m V/s时,比电容为256.9 F/g。     

孔状氧化锌/石墨烯复合材料制备及其电化学性能研究

以氧化石墨烯和醋酸锌为原料,N,N’-二甲基甲酰胺为溶剂,采用溶剂热法制备了孔状氧化锌/石墨烯的复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对氧化锌/石墨烯复合材料的微观形貌结构和成分进行分析,并通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对电学性能进行测试,结果表明,采用溶剂热法成功制备孔状氧化锌/石墨烯复合材料,带孔微球氧化锌均匀分散于薄纱状石墨烯表面,在6 mol/L KOH电解液中有良好的电容性能,当扫描速度为5 m V/s时,比电容为256.9 F/g。     

多孔TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备及其超亲水性机理

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为前驱体,利用乙酰丙酮和二乙醇胺为络合剂,制备多孔TiO2/SiO2复合薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、接触角测试仪(WCA)等对薄膜的结构和性能进行了表征。结果表明,TiO2/SiO2复合薄膜表面相对孤立或连通的孔结构是由缩聚反应诱导的相分离以及溶胶-凝胶转化过程同步作用产生的。多孔复合薄膜具有优异的超亲水性能,自然条件下与水接触角仅为2.5°,而普通致密TiO2薄膜在相同条件下接触角为19.3°。复合薄膜的超亲水性是由多孔结构和SiO2复合的共同作用产生,受到表面微观形貌和表面化学组成(羟基含量)的共同影响。     

石墨烯/聚酰亚胺薄膜的制备及结构、性能分析

石墨烯无机填充物以原位聚合方式与聚酰胺酸基体进行聚合反应,在相界面处形成化学键,采用逐步升温固化制得聚酰亚胺复合薄膜。通过对不同填充物含量复合薄膜的结构、微观形貌、热稳定性、力学性能及导电性进行实验分析,结果表明:当w(石墨烯)=1. 0%时,复合PI薄膜具有优异的综合性能。     

还原氧化石墨烯/纤维素复合薄膜的制备及性能

利用还原氧化石墨烯(RGO)改善离子液体溶剂纤维素(CE)的综合性能,将氧化石墨烯(GO)分散在去离子水中,通过热还原法得到RGO,RGO与离子液体(IL)混合后采用减压蒸馏法去除水分,得到均匀分散的RGO/IL溶液,以RGO/IL溶液为纤维素溶剂,利用RGO改善CE薄膜的各项性能,用扫描电子显微镜和XRD表征了材料的形貌和结构。结果表明,RGO质量分数为1%时,RGO/CE复合薄膜的拉伸强度和模量分别为122MPa和6.77GPa,较纯CE薄膜分别提高了188%和320%。RGO/CE复合薄膜的电导率为4.7×10~(–6)S/m,较纯CE薄膜(2.5×10~(–14) S/m)提高了9个数量级,由于RGO与CE分子链间新的氢键的形成以及RGO优异的二维结构,RGO可以显著提高复合薄膜的热稳定性、力学性能和导电能力。     

TiO2/In2S3复合薄膜的制备及光电化学性能研究

首先采用水热法在FTO(SnO2:F)透明导电玻璃衬底上合成TiO2纳米片阵列,继而在TiO2纳米片表面水热制备In2 S3纳米颗粒形成TiO2/In2 S3复合薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光吸收谱以及三电极光电化学测试系统对复合薄膜的晶相、微观形貌、光学性能和光电性能进行了表征和分析.结果表明,随着In2 S3水热生长时间的延长,复合薄膜的光吸收性能逐步延伸到可见光区域.光电化学(PEC)测试结果表明光照条件下,TiO2/In2S3复合薄膜的电流显著提高,是TiO2纳米片阵列电流的4.2倍.     

EVA/石墨烯复合材料的制备及性能研究

采用溶液复合法将石墨烯溶解于乙烯-醋酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetate copolymer,EVA)中,制备了EVA/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行分析,并考察了石墨烯不同添加量对复合材料的力学性能、电学性能及热稳定性的影响。结果表明:当石墨烯含量在0.5%(质量分数)时,加入适量的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CATB)后,可以得到分散均匀的溶液,并且石墨烯的加入提高了复合材料的力学、电学和热稳定性。     

量子点敏化太阳能电池FTO/CoS/CuS对电极的制备与性能

采用恒电位电沉积法在FTO(fluorine-doped tin oxide)导电玻璃表面依次沉积CoS和CuS,形成FTO/CoS/CuS复合对电极,并用于量子点敏化太阳能电池。确定了电沉积电位和电沉积时间,并考察了电沉积温度对电极形貌及电催化活性的影响。采用SEM和TEM对电极的表面形貌和微观结构进行表征;采用紫外可见分光光度计对电极的光反射性能进行测试;通过测试交流阻抗、Tafel极化曲线、J-V曲线及IPCE谱图对电极的电化学性能进行表征。结果表明,FTO/CoS/CuS对电极具有更高的光反射率及电催化活性。与Au片、FTO/CoS和FTO/CuS对电极相比,光电转化效率分别提高了118.3%、48.8%、26.8%。     

恒电压电泳沉积氧化石墨烯薄膜的生长过程及摩擦学性能

利用恒电压电泳沉积方法在单晶硅(100)表面通过控制不同沉积时间制备了氧化石墨烯薄膜。利用AFM对薄膜的表面形貌进行了观察;采用拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪对薄膜的表面元素化学状态和结构进行了表征;利用原位纳米压痕仪和旋转摩擦测试仪对薄膜的力学性能和摩擦学性能进行了测试。结果表明,恒电压电泳沉积氧化石墨烯是一个沉积速率逐渐减小,先沉积大片径氧化石墨烯,后沉积小片径氧化石墨烯的过程,并且力学性能逐渐增强。摩擦学性能表征发现含氧基团和缺陷越少的氧化石墨烯更有利于减摩抗磨。     

恒电压电泳沉积氧化石墨烯薄膜的生长过程及摩擦学性能

利用恒电压电泳沉积方法在单晶硅(100)表面通过控制不同沉积时间制备了氧化石墨烯薄膜。利用AFM对薄膜的表面形貌进行了观察;采用拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪对薄膜的表面元素化学状态和结构进行了表征;利用原位纳米压痕仪和旋转摩擦测试仪对薄膜的力学性能和摩擦学性能进行了测试。结果表明,恒电压电泳沉积氧化石墨烯是一个沉积速率逐渐减小,先沉积大片径氧化石墨烯,后沉积小片径氧化石墨烯的过程,并且力学性能逐渐增强。摩擦学性能表征发现含氧基团和缺陷越少的氧化石墨烯更有利于减摩抗磨。