氢氟酸处理InP/GaP/ZnS量子点的光学性能及其发光二极管应用

采用氢氟酸(HF)原位注入法制备了InP/GaP/ZnS量子点。通过紫外/可见/近红外光谱、光致发光光谱、透射电镜、球差校正透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等测试手段分析了HF对InP量子点的发光性能影响。实验结果表明,HF刻蚀减少了量子点表面氧化缺陷状态,有效控制了InP核表面的氧化,并且原子配体形式的F-钝化了量子点表面的悬挂键,显著提升了量子点的光学性能。HF处理的InP/GaP/ZnS量子点具有最佳的发光性能,PLQY高达96%。此外,用HF处理InP/GaP/ZnS量子点制备的发光二极管,其发光的电流效率为6.63 cd/A,最佳外量子效率(EQE)为3.83%。

ZnS@CdS/HAP复合微球的SILAR法制备及光催化性能

以酵母模板法制备的中空羟基磷灰石(HAP)微球为基底,通过连续离子层吸附反应法(SILAR)制备ZnS@CdS/HAP复合微球,利用XRD、SEM、UV-vis等表征手段分析材料的晶体结构、微观形貌和光吸收能力等,同时结合亚甲基蓝的光催化降解实验探讨复合微球的光催化机理.结果表明:利用SILAR法成功实现了ZnS@CdS/HAP复合微球的制备,ZnS@CdS/HAP复合微球的直径约为3~5μm且分散性良好,在可见光区有良好的吸收性能,具有优异的光催化活性,在催化剂添加量1g/L、pH=7、温度为25℃的条件下,对50mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液可见光催化100min时去除率高达93%.机理分析证实,ZnS@CdS/HAP光催化可能存在的Z型电荷迁移机制在有效抑制光生载流子复合的同时有效抑制光生腐蚀的发生,提升了ZnS@CdS/HAP复合微球的光催化活性和稳定性.

GaSe/ZnS异质结的结构和界面性质的第一性原理研究

本文设计了一种GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构(vdWH),并用第一性原理计算系统地分析了该异质结构的几何、电子、输运性质。通过结合能、声子谱、从头算分子动力学(AIMD)模拟验证了所构建GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构的稳定性。详细计算了GaSe/ZnS vdWH界面性质中的平面平均电子密度差和平均静电势。结果表明,GaSe/ZnS vdWH是一种直接带隙为2.19 eV,载流子迁移率较高的异质结构。其中,沿x方向的电子迁移率可达1394.63 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),而沿y方向的电子迁移率可达1913.18 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),性能优异,有望应用于电子纳米器件。

ZnS/BiVO_(4)纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

以BiVO_(4)纳米棒为载体,采用室温共沉淀法制备了BiVO_(4)负载ZnS量子点的纳米复合材料,利用SEM、TEM、XRD和FT-IR等对其组成、结构、形貌进行表征;以四环素(TC)为污染物,考察了ZnS/BiVO_(4)复合材料的光催化性能。结果表明,与纯ZnS和BiVO_(4)相比,ZnS/BiVO_(4)复合材料对TC光催化降解的性能显著增强,其中,Zn/Bi摩尔比为2/1的ZnS/BiVO_(4)-2/1样品对TC的降解效果最佳,1 h内TC(20 mg/L)清除率达到83.5%。自由基猝灭实验证实光生空穴(h^(+))、超氧自由基(·O_(2)^(-))及羟基自由基(·OH)均在ZnS/BiVO_(4)-2/1样品光催化降解TC过程中发挥作用,初步阐述了ZnS/BiVO_(4)-2/1光催化TC降解的Z型异质结机理。

ZnS分子激发态光谱性质的理论研究

采用考虑了戴维森修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法计算了ZnS分子能量最低的四条解离极限相关的18个Λ-S态的电子结构,并给出了势能曲线(PECs).计算中纳入了相对论效应和Zn原子3d轨道的芯-价电子关联效应.通过求解一维径向Schr?dinger方程,拟合出了一些典型束缚态的光谱常数,与之前的实验数据符合得很好.还计算了ZnS分子的永久偶极矩(PDMs),通过对PDMs的分析,阐明了ZnS分子中Zn原子与S原子的成键特性与分子极性.借助耦合矩阵元说明了电子态之间的扰动作用和预解离机制.最后,计算了^(1)Σ^(+)-^(1)Σ^(+)和^(1)Π-^(1)Σ^(+)态的跃迁偶极矩(TDMs)、Franck-Condon因子(FCFs)和振动能级信息以及自发辐射寿命.

空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的制备及太阳光下降解四环素的研究

采用水热法制备绣球状ZnO纳米微球,再以其为晶核,通过原位生长及氨的渗入腐蚀成功制备了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结光催化材料。采用SEM、TEM、XRD、XPS、BET及UV-VIS对样品的形貌、组织结构、成分、比表面积及光吸收等性能进行了表征。探讨了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的形成机制,研究了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料催化降解机理及四环素的降解过程。结果表明:尺寸均一、比面积大的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料不仅能实现宽窄带隙材料的有效杂化,促进材料对太阳光中可见光的利用,还能使光生电子及空穴分别转移至ZnO CB和MoS_(2)VB中,有效地分离了光生电子空穴,光催化性能最佳。在太阳光模拟器的照射下反应2 h之后,8 h合成的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料对四环素的降解效果最好,降解率高达91%。

火柴状Ag_(2)S-ZnS纳米棒的一步法合成及光学性质研究

采用[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]Ag和[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]2Zn为前驱体,通过一步法合成了Ag_(2)S-ZnS异质结。不同温度下合成的Ag_(2)S-ZnS异质结的形貌类似火柴状结构,尺寸随着反应温度的变化而变化。当反应温度从110oC升高至170℃时,火柴头部Ag_(2)S纳米颗粒以及杆部ZnS纳米棒平均直径越来越小,两者之间的差值越来越大,这可能是由于不同温度下[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]Ag和[(C_(4)H_(9))_(2)NCS_(2)]2Zn活性差异导致的。不同温度下制备的Ag_(2)S-ZnS异质结的光学带隙不同,当反应温度从110℃升高至170℃时,ZnS纳米棒的平均直径从(7.0±1.1)nm降低到(6.3±0.8)nm,光学带隙从3.79 eV增加到3.84 eV。

ZnS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体烧制过程中内部孔隙对探测效率的模拟研究

为探究ZnS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体内部不同孔隙大小、含量对探测效率的影响,通过基于Monte Carlo方法的Geant4模拟软件构建了相同占空比下不同孔隙大小、相同孔隙大小不同占空比的闪烁体几何模型进行模拟,得到孔隙的存在会影响闪烁体的最优探测效率,表现为探测效率随着占空比的增大而变小,孔隙的直径与探测效率并未呈现出严格的反比例关系,仅在闪烁体厚度大于0.4 mm范围上呈现出孔隙直径0.2 mm到孔隙直径0.05 mm探测效率下降的趋势,在小于0.4 mm厚度的范围上并未出现明显的规律。

高电场下ZnS:Cu 复合涂层的电致发光机理

输变电设备安装运行过程中不可避免产生各种绝缘缺陷,将电致发光材料引入绝缘系统,能够直观显示高电场区,进而实现绝缘缺陷的自检测。该文针对ZnS:Cu复合涂层在高电场下的电致发光机制进行研究,利用棒–板结构电极在变压器油与空气中的不同特点,通过发光分布、放电电流与表面电荷等特性的观测,分别考察在无放电和有放电情况下的电致发光特征。结果表明,ZnS:Cu复合涂层的电致发光来源于无放电时的电荷极化发光与高电场下的气体放电诱导发光,其中电荷极化发光分布与电场强度密切相关;放电起始后,气体放电沉积在涂层表面的正负电荷向ZnS:Cu迁移形成激子,进而以辐射跃迁的方式产生发光。实验获得了ZnS:Cu复合涂层的基本发光机制,对在电场分布定性表征与绝缘缺陷自诊断中的应用具有指导意义。

不同预时效挤压态Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金的再结晶行为和强化机制

通过控制预时效时间制备3种不同状态的试样,研究不同预时效状态对挤压态Mg−9.5Gd−4Y−2.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金的动态再结晶行为(DRX)和性能的影响。结果表明,欠时效挤压(UAE)样品的细晶体积分数为17.4%,而峰时效挤压(PAE)和过时效挤压(OAE)样品的细晶体积分数分别达到89.7%和50.4%。在晶粒内部和晶界处分布的致密、细小的β颗粒相通过粒子激发形核机制显著提高了形核位点和位错密度。然而,致密针状γ'相抑制位错滑移,延迟DRX形核。PEA和OAE样品中细小晶粒的差异归因于原始颗粒相的数量和尺寸的不同,而其拉伸性能的差异归因于不同的显微组织。由于晶界强化和析出强化机制的贡献更大,PAE样品具有更优异的拉伸性能。

强γ抑制的^(6)Li F/ZnS(Ag)中子探测器研制及性能测试

在慢热中子探测领域,为应对3He气体资源的日益短缺,迫切需要研究新型中子探测器以替代3He气体探测器。基于^(6)Li F/ZnS(Ag)的闪烁体材料由于具有中子截面大、探测效率高、γ抑制强等特点,是较为理想的中子探测材料。本文采用蒙特卡罗程序MCNP5构建闪烁体结构模型,在不同质量比、厚度参数条件下计算了中子探测效率,并对闪烁体结构参数进行了优化设计。利用纯国产的^(6)Li F和ZnS(Ag)材料研制了不同质量比和不同厚度的^(6)Li F/ZnS(Ag)闪烁体。通过252 Cf源和60 Co源测试了不同厚度和不同质量比条件下^(6)Li F/ZnS(Ag)闪烁体的探测效率及γ灵敏度。测试结果表明,^(6)Li F和ZnS(Ag)质量比1∶3、厚度400μm是较为理想的中子探测参数。新研制的^(6)Li F/ZnS(Ag)闪烁体的热中子探测效率达到30%以上,对γ具有较强的抑制能力,在45 mV阈值设置条件下γ灵敏度可达10-7。

CdTe/ZnS核壳结构半导体量子点的荧光特性研究

纳米技术研究体系中量子点是重要的研究模块之一,量子点尺寸非常小,具有独特的光物理特性。该文旨通过实验进行分析,实验过程选择99%纯度硼氢化钠、99%纯度硫酸锌、S212恒速搅拌器、TG16-WS高速离心机、0.310 mL巯基乙酸等,制备0.4565 g CdCl_(2)·2.5H_(2)O混合液,当样本溶液呈现橙色时,表明CdTe核已制备完成。实验结果显示:单脉冲能量增加时,τ_(-rise)与τ_(2)有所降低,τ_(1)数值增加,τ_(-rise)与壳层厚度呈正比关系。通过对量子点荧光特性的分析,有利于促进核壳结构量子点的制备。

不同硫压退火对溅射沉积ZnS薄膜性能的影响

ZnS作为一种宽带隙半导体,以其优异的光电性能近年来受到广泛关注,在太阳能电池、光催化剂以及传感器方面有着广阔的应用前景.本文首先以射频磁控溅射方法沉积了ZnS薄膜,然后在600℃温度和不同硫压下进行退火,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能量散射X射线谱、紫外-可见透射光谱以及慢正电子多普勒展宽谱对ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌、晶粒尺寸、成分、透光率以及缺陷进行分析.结果表明:硫气氛后退火能够改善ZnS薄膜结晶性,退火后ZnS薄膜光学带隙为3.43—3.58 eV.当硫压高于0.49 atm(1 atm=1.01×10^(5)Pa)时,ZnS内部硫间隙原子以及表面单质硫降低了薄膜在可见光区的透光率.慢正电子多普勒展宽谱结果还表明,ZnS薄膜的缺陷浓度由表层到内层逐渐降低,薄膜缺陷随着硫压增加而降低.同时,3γ湮没证明了薄膜内部较为致密,硫化会导致薄膜开孔率增加.吸附硫通过内扩散占据了晶体中硫空位缺陷的位置,导致缺陷浓度降低,进而改善了薄膜质量.

利用木质素磺酸钠制备生物质炭/ZnO/ZnS三元复合材料及其吸附性能

以制浆造纸副产物木质素磺酸钠(Sodium lignosulfonate,SL)为碳源和硫源,与醋酸锌(Zn(Ac)_(2))反应制成有机/无机杂化材料,烧结后得到生物质炭(Biochar,BC)和ZnO/ZnS的复合材料,标记为BC/ZnO/ZnS。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等表征手段对BC复合材料的结构和形貌进行了分析,并充分研究了其吸附性能。结果表明,当SL与Zn(Ac)_(2)质量投料比为1∶2时,所制备的BC/ZnO/ZnS对有机污染物亚甲基蓝和阿莫西林具有最佳的去除性能,其最大吸附量分别达到166.11和185.53 mg·g^(-1)。

基于ZnS材料的纺织基交流电致发光器件研究现状及展望

宽禁带Ⅱ-Ⅵ化合物ZnS是电致发光材料的最佳基质之一,以其掺杂物为发光材料主体的柔性交流电致发光器件具有优良的机械性能、简易的制造工艺、均匀的发光性能及较低的生产成本等特点,被视为未来极有前途的柔性显示设备,在可穿戴设备、仿生伪装、智能交互及软机器人等领域具有广阔应用前景。近年来,将交流电致发光原理与纺织技术相融合的研究策略,成为柔性发光设备领域的研究热点。本文结合近年来纤维基、织物基柔性交流电致发光器件在照明显示、信息交互、智能穿戴、视觉传感及潮流装饰等领域的研究,对发光器件的结构、发光机理、性能提升、优化方案进行了分类、综述及分析,并对柔性交流电致发光器件的未来发展进行了展望。

垃圾焚烧飞灰水洗脱氯及重金属Zn的浸出特性研究

以生活垃圾焚烧飞灰为原材料,通过单因素实验和响应面优化实验研究了飞灰脱氯的最佳水洗条件以及飞灰中Zn的最佳浸出条件。结果表明,在最佳水洗条件(水洗温度35℃、水洗时间10 min、水洗液固比10 mL/g)下,飞灰氯离子洗脱率为73.4%,二次水洗后,氯离子洗脱率可达96.8%。酸浸实验中,不同种类酸对飞灰中Zn的浸出效果为盐酸>硝酸>单宁酸(TA)>二乙烯三胺五乙酸(DTPA)>乙二胺四乙酸二钠(EDTA)。采用响应面优化法确定飞灰中Zn的最佳盐酸浸出条件为:浸出液固比10 mL/g,盐酸摩尔浓度2.0 mol/L,浸出时间8 h,此时Zn浸出率可达到70.48%。

ZnS/ZnO异质结光催化剂的应用研究进展

ZnS和ZnO具有无毒、环境友好和制备简单等优点,并且常温下拥有优异的物理化学特性和催化活性,一直都是光催化领域研究的热点材料。然而,单一的ZnS和ZnO光催化剂表现出低的太阳能利用率、量子效率和光稳定性,极大地限制了它们的实际应用。ZnS与ZnO复合形成的ZnS/ZnO异质结不仅可以拓宽光吸收波长范围,而且能促进载流子的转移和空间分离,增强光催化活性和稳定性。该文介绍了半导体异质结(Ⅱ型异质结、Z型异质结和S型异质结)中载流子的转移路径及光催化机理;综述了ZnS/ZnO异质结在降解有机污染物、分解水产氢、CO_(2)还原领域中的应用研究进展;总结了ZnS/ZnO异质结光催化性能影响因素及提升策略;最后,提出了ZnS/ZnO异质结催化剂目前存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。

基于废弃生物质原位合成蜂窝状镶嵌ZnS纳米点的N-S共掺杂炭纳米片的制备及其锂离子电池性能

以ZnCl_(2)为硬模板和锌源,三聚氰胺和硫脲为氮源和硫源,废弃生物质橘子皮为碳源,通过高温烧结和后续蚀刻处理制备出硫化锌纳米点与三维N-S共掺杂炭纳米片的纳米复合材料(ZnS/NS-CN)。当应用于锂离子电池时,ZnS/NSCN表现出较高的可逆容量(0.1 A g^(−1)下,循环300次后容量仍有853.5 mAh g^(−1)),优异的长期循环稳定性(5 A g^(−1)下,循环1000次后,容量保持率为70.1%)和优异的倍率性能。此外,在0.5~4 V下组装和测试的ZnS/NS-CN//LiNiCoMnO2全电池表现出优异的电池性能(在0.2 C下循环150次后容量为140.4 mAh g^(−1),能量密度为132.4 Wh kg^(−1))。

超声处理对可降解Zn-0.5Sr合金组织及腐蚀性能的影响

以Zn-0.5Sr合金为对象,研究了不同超声功率(0、300、600、900 W)对Zn-0.5Sr合金显微组织及腐蚀性能的影响.结果表明:Zn-0.5Sr合金经过超声处理后,铸态组织中SrZn13相由粗大的多边形转变为细小的块状,与未处理的合金相比较,对合金进行600 W超声处理后,合金的电化学腐蚀速率由2.078±0.141 mm/a增加至5.747±0.390 mm/a.当超声功率为600 W时,Zn-0.5Sr合金15、30 d的浸泡腐蚀速度分别为0.090±0.0021、0.074±0.0019 mm/a,是未经超声处理的1.88、1.95倍.

电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层耐腐蚀性能研究进展

通过在钢基体表面制备涂层可以很好地延长钢铁材料的服役时间,减少因腐蚀造成的重大事故和人员伤亡。相较于传统的纯Zn涂层、纯Al涂层以及Zn-Al合金涂层,Zn-Al伪合金涂层能够为基体材料提供长久有效的腐蚀防护,在钢铁材料的腐蚀防护中具有巨大的应用潜力。简述了Zn-Al伪合金涂层电弧喷涂制备工艺的特点;介绍了Zn、Al、Zn-Al合金及Zn-Al伪合金涂层在模拟海洋环境下的腐蚀防护原理;在此基础上从组分、喷涂工艺参数(喷涂距离、喷涂电流和喷涂电压)、元素掺杂(Mg、Si及Re)及后处理工艺(封孔、激光重熔)等角度,论述了其对Zn-Al伪合金涂层耐蚀性的影响;讨论了Zn-Al伪合金涂层防腐体系在桥梁、海洋钢结构件、地下运输管道中的应用现状;最后总结了目前研究工作中存在的挑战,提出了电弧喷涂Zn-Al伪合金涂层尚需深入研究的重点问题,为提高钢铁材料使用寿命提供了参考。