双Z型异质结BiOI/MoO_(3)/g-C_(3)N_(4)的构建及其光催化性能研究

通过简单的溶剂热法将半导体MoO_(3)、BiOI与g-C_(3)N_(4)复合,构建双Z型异质结BiOI(x)/MoO_(3)/g-C_(3)N_(4)(x=6.25%、12.50%、18.75%、25.00%,x为BiOI的质量分数)三元复合材料,从HRTEM结果可知样品出现了2种间距分别为0.28 nm和0.33 nm的晶格条纹,结合XRD表征结果可知分别属于BiOI(110)和MoO_(3)(021)晶面,且g-C_(3)N_(4)是非晶态物质,由此表明BiOI/MoO_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料成功复合。UV-Vis DRS分析表明复合样品的带隙变窄,光学响应范围增强,PL和光电化学测试表征说明异质结的存在有效延缓了电子和空穴的复合,在模拟太阳光条件下对染料甲基橙(MO)进行降解并研究其光催化活性,BiOI(18.75)/MoO_(3)/g-C_(3)N_(4)具有较优异的光催化性能和光学稳定性,120 min对30 mg/L MO的降解率达94%,是纯g-C_(3)N_(4)的3.6倍。ESR表征说明BiOI/MoO_(3)/g-C_(3)N_(4)光催化降解的主要活性物质组分为·OH和·O_(2)-,并通过计算BiOI、MoO_(3)和g-C_(3)N_(4)的价带和导带位置,表明3种物质是能带交错结构,推测出三元复合物形成双Z型异质结。BiOI/MoO_(3)/g-C_(3)N_(4)可作为一种有效应用于有机染料污染物降解的可见光响应催化剂,具有应用前景。

2D/2D/2D三明治结构ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)/Ti_(3)C_(2) Mxene S型异质结-肖特基结双通道电荷转移路径促进的光催化析氢

氢的能量密度高,易于储存和运输,因此,人工制氢已成为解决能源危机和环境污染问题的有效途径之一,开发可持续、温和、高效的制氢方法受到了广泛关注.在众多的制氢方法中,光催化水分解制氢已发展成为一种理想的制氢途径.然而受制于光催化剂的光响应范围窄、电荷分离效率低和活性位点少等问题,目前的光催化分解水制氢效率仍然处于一个较低水平,严重限制了其实际应用,因此,探究高效的光催化分解水材料的新体系与新机制成为解决上述问题的核心任务.ZnIn_(2)S_(4)是一种典型的具有可见光活性和化学稳定性的半导体,但由于光生电子的快速复合和严重的光腐蚀限制了其在光催化中的实际应用.本文采用界面工程,将ZnIn_(2)S_(4),g-C_(3)N_(4)和Ti_(3)C_(2) MXene材料耦合,设计构建了具有双异质结的2D/2D/2D三明治结构ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)/Ti_(3)C_(2) MXene复合材料;通过构筑多界面双电子通道光催化体系,提高催化体系的电荷分离效率、活性位点的暴露数量以及催化性能.实验表明,合成的2D/2D/2D夹层三明治状ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)/Ti_(3)C_(2) MXene复合材料中,ZnIn_(2)S_(4)与g-C_(3)N_(4)间构成了S型异质结,g-C_(3)N_(4)与类金属性Ti_(3)C_(2)之间构成肖特基结,显著提高了光生载流子的分离效率,保留了体系的强氧化还原能力,并抑制了ZnIn_(2)S_(4)的光腐蚀.理论计算验证了三元复合物模型的稳定存在,功函数的计算结果证明了双异质结的形成.最优比例时,三元异质结在无助催化剂的情况下产氢速率达到2452.1μmol·g^(‒1)·h^(‒1)(420 nm处的表观量子效率达到11.9%),分别是纯ZnIn_(2)S_(4)和石墨相g-C_(3)N_(4)的3倍和200倍.此外,经过多次循环反应,催化剂仍表现出良好的催化活性和稳定性.2D/2D/2D夹层三明治状ZnIn_(2)S_(4)/g-C_(3)N_(4)/Ti_(3)C_(2) MXene复合材料具有较高的可见光响应能力和较好的光催化产氢性能归因于以下协同因素:(1)具有2D/2D/2D界面的三明治状异质结构促进了光催化反应中的电子转移和电荷分离;(2)在复合材料中同时形成S型异质结和肖特基异质结,提供了更强的光氧化还原能力,双电荷转移通道加速了载流子的迁移.本研究为构建高效光催化析氢体系提供了可行思路.

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管技术发展现状(Ⅰ)

InP/GaAsSb/InP双异质结双极晶体管(DHBT)以其独特的交错Ⅱ型能带结构,在频率特性、击穿特性和热特性等方面较传统的InP/InGaAsSHBT与InP/InGaAs/InPDHBT等显示出极大的优越性。对InP/GaAsSb/InPⅡ型DHBT技术的提出、外延层结构设计与生长、器件结构设计、器件制造工艺与优化以及国内外发展情况研究水平、发展趋势和商业化情况进行了系统的回顾和展望。指出结合垂直方向材料结构优化缩小器件尺寸和采用微空气桥隔离基极电极结构是InP/GaAsSb/InPDHBT向THz截止频率发展的最重要的技术路线。

实验法探究Type-Ⅱ模型和全固态Z-Scheme结构模型在同种降解体系中的适配程度

随着光催化研究的深入开展,人们对复合催化剂的内部电子空穴转移路径产生了浓厚的兴趣,并提出几种相对合理的载流子迁移路径猜想.其中包括异质结构型(包括Type-Ⅰ型异质结与Type-Ⅱ型异质结)和Z-Scheme构型(包括直接Z-Scheme型异质结和间接Z-Scheme型异质结),解释了部分活性提升的机理.我们选取了全固态Z-Scheme异质结结构作为模型,制备出TiO2-C-C3N4三元复合催化剂.全固态Z-Scheme异质结结构是指在两个带隙匹配的半导体之间引入导电材料,半导体之间不直接接触.在太阳光的激发下,导电材料两侧的半导体被同时激发,电子分别从两者的价带跃迁至导带,并在价带上留下空穴.由于两者之间存在电子导体,处于中间位置的导带电子会沿电子导体运动,与处于中间位置价带的空穴复合,留下氧化还原能力较强的价带空穴和导带电子.整个反应路线形成"Z"字形状,模拟了光合作用的反应路径.我们对TiO2-C-C3N4三元催化剂以及TiO2与C3N4形成的Type-Ⅱ异质结的TiO2-C3N4二元催化剂进行了XRD、SEM、TEM、BET、XPS、光电流、紫外漫反射和PL光谱等表征测试,并根据光催化实验结果解释了两种不同复合材料催化机理上的差异,证明两种不同异质结结构可以影响光催化性能.由TEM图可知, TiO2-C-C3N4催化剂由于碳的引入, TiO2纳米颗粒表面被碳层包裹,与未引入碳的TiO2-C3N4的TEM图像有着明显区别.由C3N4和TiO2的界面可以看出二者不是简单的物理混合,而是形成连接紧密的界面,这在光电流测试中也有体现.光催化测试中,用两种不同碳材料修饰TiO2的样品TiO2-5C3N4和TiO2-C的性能都有提高,但提高程度不同.因为TiO2-C在分离载流子时是转移并储存电子,其中TiO2的价带空穴不发生移动,而TiO2-C3N4是通过Type-Ⅱ异质结的机理分离载流子, C3N4导带的电子向TiO2的导带移动, TiO2的价带空穴向C3N4的价带移动,所以空穴的氧化能力下降,而且催化性能十分依赖于空穴的氧化能力,这就导致了TiO2-C3N4的性能弱于TiO2-C.理论上看, TiO2-C3N4与TiO2-C两种催化剂性能优越,复合在一起的三元复合物形成Z-Scheme结构,有着氧化能力强的电子和还原能力强的空穴,其催化性能应该进一步提高,但是在光催化测试中TiO2-C-C3N4三元催化剂性能却大幅度下降,远不如TiO2-C3N4与TiO2-C的性能.由于TiO2-C具有较高的光催化和光电流性能,所以TiO2-C-C3N4三元催化剂的性能下降并不是碳层的影响.原因可能是,虽然Z-Scheme异质结结构的核心是处于中间位置的导带电子和价带空穴相结合,牺牲一部分氧化还原能力较弱的载流子,以保留氧化还原能力强的电子和空穴,但在TiO2和C3N4的莫特肖特基曲线测试中发现,两者的导带位置和价带位置都很接近, C3N4的价带虽然处于中间,还是具有2.12 eV的价带位置,所以C3N4能产生羟基自由基(PL测试中已证明),这样C3N4的空穴仍然具有较好催化能力,这就导致Z-Scheme异质结结构牺牲C3N4价带的空穴会对催化有消极影响.另一方面,可能是理想的Z-Scheme异质结结构需要中间导带和价带的载流子能够1:1复合,但由于C3N4的光电响应能力远弱于TiO2 (光电流测试中已证明),导致Z-Scheme异质结结构中光生电子和空穴的比例不一致,因此TiO2的电子没有被完全消耗掉, Z-Scheme异质结结构的传输路径中断,不能按照理想模型工作,使得TiO2-C-C3N4表现出差的光催化性能.根据以上研究结果,我们提出了一种以宏观实验结果为主、微观内部机理为辅的方法来判断催化机理,使得更容易区分两种载流子转移模型,并探究Type-Ⅱ模型和全固态Z字结构模型在同种降解体系中的适配程度,可以针对不同需求和不同环境来设计适应某些特殊降解条件的高效光催化剂.

双Z型异质结Bi_(2)MoO_(6)/Bi_(2)WO_(6)/Ag_(3)PO_(4)的光催化研究

采用一锅水热法制备了片层花簇状Bi_(2)MoO_(6)/Bi_(2)WO_(6)复合物,并以其为载体,将Ag_(3)PO_(4)通过原位生长的方式沉积在其表面,设计出一种新型的Bi_(2)MoO_(6)/Bi_(2)WO_(6)/Ag_(3)PO_(4)复合双Z-scheme型结构的光催化剂,考察了复合催化剂在可见光下降解罗丹明B(RhB)的催化活性。研究表明,当Ag_(3)PO_(4)在复合物中的质量分数为5%时,复合催化剂在可见光下具有最佳的光催化活性,在120 min内对RhB的降解率高达99.15%。Bi_(2)MoO_(6)、Bi_(2)WO_(6)和Ag_(3)PO_(4)三者的协同作用有效提高了对可见光的吸收能力,所构建的双Z型异质结可改变光生电子的传输路径,进而促使光生电子空穴的分离,从而获得显著的光催化活性。根据捕获实验和能带理论分析,提出了一种双Z-scheme型光催化剂的作用机理。

双Z型MIL-88A(Fe)/Ag_(3)PO_(4)/AgI光芬顿催化剂对染料的去除

以MIL-88A(Fe)为载体,通过原位沉淀法和离子交换法成功合成双Z型三元复合材料MIL-88A(Fe)/Ag_(3)PO_(4)/AgI(MAI),并将其应用于光芬顿体系中,高效去除染料废水中的罗丹明B(RhB).棒状的MIL-88A(Fe)作为载体,减少了Ag_(3)PO_(4)和AgI颗粒的团聚现象,形成的双Z型异质结减少了电子-空穴对的复合,提高了光催化活性.在催化剂为0.5g/L,初始pH值为3.0,H_(2)O_(2)浓度0.4mmol/L的条件下,20min内100mL的20mg/L的RhB可被完全降解,并且在循环5次使用后仍保持较高的催化性能.此外,自由基捕获实验和电子自旋共振实验表明h^(+),O_(2)^(·-)和HO^(·)是MAI/Vis/H_(2)O_(2)催化体系中的主要活性物质.最后,提出了MAI降解的可能机理.

g-C_(3)N_(4)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合光催化剂的制备及降解双酚A的性能研究

本文以醋酸锌、醋酸镉和硫脲为原料,在前驱体制备过程中改变Zn/Cd的摩尔比,采用一锅退火法制备了系列g-C_(3)N_(4)/Zn_(1-x)Cd_(x)S复合物。以双酚A(BPA)为目标污染物,考察了所制材料的光催化降解活性。结果表明,Zn/Cd的摩尔比为1∶1的g-C_(3)N_(4)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S在光反应30 min后,对BPA去除率可达94.9%,是g-C_(3)N_(4)(1.8%)和Zn_(0.5)Cd_(0.5)S(45.5%)的52.7和2.1倍;反应速率可达0.1276 min-1,是g-C_(3)N_(4)(0.0009 min-1)和Zn_(0.5)Cd_(0.5)S(0.0213 min-1)的141.7和6.0倍。利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了g-C_(3)N_(4)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合物的结构。光致发光光谱(PL)、电化学阻抗(EIS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和电子顺磁共振波谱(EPR)的分析结果表明,g-C_(3)N_(4)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合物遵循Z型界面电荷转移机制,具有较强可见光吸收能力及高电荷分离/转移速率,促进了其光催化性能的大大提升。

双缺陷调控的Z型BiVO_(4-x)/g-C3N_(4-x)异质结的制备及其光催化全解水

为了获得高效的全解水光催化体系,采用固相烧结法和水热法制备了双缺陷调控的Z型BiVO_(4-x)/g-C3N_(4-x)异质结,对异质结的微观结构和光电特性进行了表征,测试了BiVO_(4-x)/g-C3N_(4-x)异质结的光催化全解水制氢、氧的性能。结果表明:丰富的氧空位和氮空位的引入、紧密连接的复合结构界面及直接Z型异质结的构筑,提高了材料对可见光的吸收,加快了光生电荷的分离和传输,从而导致材料具有高效的光催化活性。双缺陷调控的Z型BiVO_(4-x)/g-C_(3)N_(4-x)异质结具有优异的光催化活性和稳定性,在可见光照射下,不添加任何吸收剂析氢速率可达654μmol/(h·g),是g-CN前驱体的6.5倍,析氧速率可达302μmol/(h·g),经过20 h的长时间可见光照射,样品的光催化活性没有下降。

InAlAs/GaSbAs/InP DHBT与InP/GaSbAs/InPDHBT性能比较分析

双异质结双极晶体管(DHBT)的性能与发射区-基区(E-B)异质结和基区-集电区(B-C)异质结的能带突变类型关系密切,本文基于热场发射-扩散模型,对两类不同能带结构类型的新型DHBT的性能做了比较分析.结论表明:与作为当今研究热点的E-B和B-C异质结构均为全交错Ⅱ型能带结构的InP/GaSbAs/InP DHBT的性能相比,E-B异质结采用传统Ⅰ型、B-C异质结采用交错Ⅱ型的一类新型能带结构的InAlAs/GaSbAs/InP DHBT虽然在开启电压上更高,但具有更好的电流驱动能力、直流增益和高频性能.

晶体管、MOS 器件

Y99-61525-139 0000286低噪声放大器用的 GaAs MESFETs 的最佳宽度=Onthe optimum width of GaAs MESFETs for low noise am-plifiers[会,英]/Taylor,S.S.//1998 IEEE Radio Fre-quency Integrated Circuits Symposium.—139～142(AZ)Y99-61556-1603 0000287包含温度和击穿效应的功率 MESFET 的非线性模型=A nonlinear model of the power MESFET includingtemperature and breakdown effects[会,英]/Rizzoli,V.& Costanzo.A.//1998 IEEE MTT-s International Mi-