闪锌矿结构CdS纳米晶的制备

以3-巯基丙酸为硫源,采用水热法制备了尺寸小于10 nm、具有强光致荧光的闪锌矿型立方CdS半导体纳米晶.用EDS能谱、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和XRD对晶体的化学成分、大小及结构进行了表征,并分析了影响纳米晶尺寸的因素,研究了闪锌矿型硫化镉纳米晶的荧光激发与发射谱.

负载型纳米CdS制备及催化分解水制氢的研究进展

硫化镉(CdS)是一种研究广泛的光催化剂,禁带能为2.4 eV,可以吸收波长小于520 nm的紫外和可见光,吸收波长范围宽,作为光催化剂具有较大的优势.纯CdS的光催化效率较低,在水溶液中易发生光腐蚀,致使催化寿命缩短,限制了CdS的应用.利用载体比表面积大,易于离子交换且有利于电子传递等优点,将纳米CdS制备成负载型催化剂,可以有效地提高CdS的光催化效率与稳定性,成为CdS改性的一种有效手段.本文综述了以SiO2、Al2O3、MgO、分子筛、高分子材料、层状化合物及钙钛矿型复合氧化物等为载体,制备负载型纳米CdS光催化剂的方法及其在光催化分解水制氢中的应用.

硫化镉改性材料最新光催化研究进展

光催化是一种十分有前途的污染物处理和能源再生的环境友好技术。近年来,具有良好光电性能的硫化镉(CdS)被广泛应用于光催化领域。本研究根据最新的一些研究报道,介绍了CdS的优异特性以及近期的一些改性研究现状与改性后对CdS的特性和活性的影响。

新型连续注射水相法合成CdS量子点

基于连续注射进样系统，研究了水溶性CdS量子点的合成方法。结果表明连续注射技术可实现对反应物比例的精确控制，从而快速确定最佳反应物比例，所制得CdS量子点荧光特性较为稳定。激发波长范围为340—360nm，且在480～510nm的宽波长范围有强烈荧光发射。在最佳反应物比例为nc1：nTCA：ns=1．00：1．15：0．90时，最大荧光发射波长为504nm。CdS量子点的荧光显微成像表明其水溶液分散性良好。

强发光的CdS量子点的水相制备及其表面修饰

室温下以柠檬酸钠为稳定剂,在水相中合成了CdS量子点.通过分析浓度、pH值、配比等因素,获得了强发光CdS量子点的制备条件.初步推断具有高能带隙的立方晶相的CdO.nH2O对同样是立方相的CdS量子点的表面修饰是得到强发光荧光性能的重要原因.

室温下油水两相界面法制备CdS量子点

室温下,以油酸镉为Cd源、硫代乙酰胺为S源,在环己烷和水两相界面制备出单分散于环己烷的CdS量子点,并针对反应时间、pH值、反应物Cd2+和S2-的浓度比和搅拌速度对其性能的影响做了研究.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外光谱仪(UV-VIS)和荧光分光光度计(PL)对产物进行了表征.实验结果表明,产物为粒径1.8～2.2nm的立方晶CdS量子点.另外,通过与反转胶束法和水相法的对比,进一步证实此制备方法所得量子点单分散性好和产量高的优势.

CdS/TiO_2纳米棒阵列复合电极制备及性能研究

染料敏化太阳电池以其良好的电池性能、简单的制作工艺、廉价的制作成本等优点越来越受到人们的关注。尝试用水热合成法在透明导电玻璃FTO(SnO2∶F)衬底上一步制备出高度有序的TiO2单晶纳米棒阵列,使用扫描电子显微镜SEM及X射线衍射仪(XRD)等对其进行表征分析。用制备的样品作为光阳极封装电池并对其进行电池性能的测试。用化学浴沉积(CBD)方法对制备的样品进行CdS表面修饰,通过测量其紫外-可见吸收光谱及明暗场的电流-电压特性曲线等考察电池性能随硫化镉修饰次数的变化规律。

硫化镉晶片抛光工艺研究

研究了硫化镉(CdS)晶片Cd面的化学机械抛光(CMP)工艺。采用硅溶胶抛光液和NaClO氧化剂,分别使用聚氨脂和磨砂革抛光垫进行粗抛和精抛实验,并研究了氧化剂掺入量、抛光转速、抛光压力等工艺条件对CdS晶片表面质量的影响。结果表明,在抛光液中氧化剂体积分数为6%左右、抛光盘的转速为90～100 r/min、压强为55～60 g/cm2条件下可得到平整度较好、表面缺陷低、表面粗糙度低的高质量抛光表面。金相显微镜和微分干涉显微镜下观测抛光片表面无划痕、无桔皮产生,原子力显微镜测试得到抛光后CdS晶片Cd面的表面粗糙度值仅为0.385 nm。

MFe_(2)O_(4)(M=Zn、Co、Ni)/CdS纳米花球的制备及其光催化性能

用水热法将MFe_(2)O_(4)(M=Zn、Co、Ni)铁氧体纳米颗粒负载于CdS纳米花球(CdS NSPs)的表面,制备MFe_(2)O_(4)(M=Zn、Co、Ni)/CdS纳米花球的复合材料。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)以及电化学工作站对其晶体结构、形貌及光学性质进行分析,并以孔雀石绿(MG)和亚甲基蓝(MB)为降解对象考察MFe_(2)O_(4)(M=Zn、Co、Ni)/CdS复合材料作为光催化剂的光催化活性。结果表明:铁氧体纳米颗粒负载在CdS NSPs的表面,形成p-n异质结,能够对光生载流子进行有效的分离和迁移,抑制电子和空穴的重组;复合材料对可见光的吸收增强,在525~725 nm有明显的光响应;对孔雀石绿和亚甲基蓝具有较高的光催化活性,其中活性最好的0.2ZnFe_(2)O_(4)/CdS在120 min内对孔雀石绿的去除率为94%,对亚甲基蓝的去除率为89%,且降解过程符合一级动力学反应模型。

二步法硫化镉薄膜的制备及性能研究

基于化学水浴法,采用氯化镉、氯化铵、氨水和硫脲溶液体系,通过二步法在导电玻璃上制备了CdS薄膜。系统地研究了二步法生长的膜厚比对CdS薄膜厚度、形貌、结构和光学性能的影响。结果表明,制得CdS薄膜为立方闪锌矿结构,随着85℃与75℃生长时间比的优化,表面粗糙度减少,表面结构致密,结晶性能显著提高,可见光波段透过率明显提高。

镉气氛退火对CdS单晶材料性能的影响

硫化镉(CdS)是一种光电性能优异的Ⅱ-Ⅵ族直接跃迁、宽带隙化合物半导体材料。将本征高阻的CdS单晶材料在镉气氛中高温退火,并对退火后的CdS材料进行电学、光学特性表征。测试结果表明,镉气氛退火可使本征高阻的CdS单晶转变为低阻CdS材料,从而实现对CdS材料电学特性调控。

CdS籽晶扩大技术

采用物理气相传输(PVT)法制备大尺寸硫化镉(CdS)籽晶,通过调整源区与生长区温差进行了籽晶扩大实验,并进行了X射线衍射(XRD)、红外透过率和腐蚀坑密度等测试。研究表明,在15,10,5和2℃等不同温差条件下,均可实现CdS籽晶的扩展,扩展的晶体区域具有和初始籽晶相同的晶向,而且低温差利于获得更大的单晶扩展面积。当温差为5℃时,扩展出的CdS单晶的X射线衍射半高宽(FWHM)较小、红外透过率较高且腐蚀位错密度较低,表明此时晶体的质量较好;当温差增大为10℃和15℃时,蒸气过饱和度高、晶体生长速率大,导致晶体质量变差;当温差减小为2℃时,晶体生长驱动力不足,这容易形成不稳定的生长界面并导致晶体质量下降。

Polypyrrole/CdS异质微米盒的制备及光催化性能研究

采用在反应过程中可自分解的甲基橙(MO)作为软模板,冰浴条件下引发吡咯(Py)单体氧化聚合制备出聚吡咯(PPy)微盒,并在其表面负载硫化镉(Cd S)纳米颗粒得到PPy/Cd S复合结构.利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变化红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对空心PPy/Cd S复合微盒的晶体结构、分子基团、形貌及晶面结构等性质做了进一步的表征.实验结果表明:在可见光下,与单纯的PPy相比,制备的复合材料展现出较强的光还原Cr(Ⅵ)及光解水制氢效果,且性能随Cd S负载量的增大而逐渐增高.该样品性能的提高得益于二元异质复合材料独特的空心结构优势和高效的光生电子空穴分离能力.

CdSQDs/Bi_(2)O_(3)复合材料的制备及可见光催化性能研究

为探索高效利用可见光能源,合成新型光催化剂并应用于污水处理。研究选用原位油浴法将硫化镉量子点(CdSQDs)修饰于单晶相氧化铋表面,形成了一种新型的高性能催化剂(CdSQDs/Bi_(2)O_(3)),并通过XRD、XPS、SEM、TEM、BET、UV-Vis DRS、PL等技术对其进行了相关表征分析。结果表明:硫化镉量子点成功负载于氧化铋表面,可以增加催化剂的比表面积,由5.1199 m^(2)/g提高至51.3322 m^(2)/g,且减小了催化剂的禁带宽度,由2.50 ev缩小为2.17 ev,从而增强了光催化性能。降解实验结果表明:当负载量达到10%时,降解效果最佳,其降解效率达到98.8%,且具有良好的稳定性。研究结果可为探究高效复合光催化剂在污水处理的应用提供参考。

CdS/Ru(bpy)_(3)^(2+)电致化学发光传感器的构建及邻苯二酚的检测

基于硫化镉量子点(CdS QDs)对三联吡啶钌(Ru(bpy)_(3)^(2+))电致化学发光(ECL)信号的增敏作用,在电极表面滴涂CdS QDs,然后引入含有多壁碳纳米管(MWCNTs)和金纳米粒子(Au NPs)的(Ru(bpy)_(3)^(2+))复合物(MWCNTs-Au NPs-Ru(bpy)_(3)^(2+)),得到了自增强CdS/Ru(bpy)_(3)^(2+)ECL传感器.该传感器同时包含了ECL物质Ru(bpy)_(3)^(2+)和共反应剂CdS QDs,具有自增强特点,MWCNTs和Au NPs的存在可进一步放大传感器的信号.邻苯二酚的电极氧化产物与Ru(bpy)_(3)^(2+)之间存在能量转移,导致ECL信号淬灭,从而实现了邻苯二酚的灵敏检测,线性响应范围为5.0×10^(-9)~1.0×10^(-5)mol·L^(-1),检出限为1.5×10^(-9)mol·L^(-1).该传感器用于河水中邻苯二酚的检测,结果令人满意.同时,传感器也表现出良好的重现性和稳定性.

CdS薄层对有机电致发光器件性能的影响

将光电材料硫化镉(CdS)薄层插入到结构为ITO/NPB/Rubrene/NPB/DPVBi/Alq3/LiF/Al的白光有机发光器件(OLED)的Alq3和LiF之间,研究了CdS对OLED性能的影响。结果表明,0.1nm厚的CdS插入Alq3和LiF之间的器件性能最好。器件电压从7 V变化到14 V时,色度均在白光的中心区域;当电压为7V时,器件的最大电流效率为9.09cd/A;当电压为14V时,器件的最大亮度为16 370cd/m2。不加CdS时,当电压为8V时,器件的最大效率为5.16cd/A;当电压为14V时,最大亮度为6 669cd/m2。加CdS的器件比不加CdS的器件最大效率提高了1.76倍,最大亮度提高了2.42倍。

光驱动Pseudomonas stutzeri-CdS半人工光合系统固氮产氨效果与机制

基于微生物-半导体的半人工光合系统能高选择性、高效地利用太阳能驱动微生物固碳、产氢及反硝化,受到了广泛的关注.然而,利用半人工光合系统驱动微生物固氮产氨却鲜见报道.本研究成功构建了Pseudomonas stutzeri-CdS(P.stutzeri-CdS)半人工光合系统,其具有捕获光能并还原N_(2)成氨的能力.光照时,CdS产生的光电子传递至胞内,参与P.stutzeri固氮过程.结果显示,光照5天后,P.stutzeri-CdS系统中NH^(+)_(4)的产量达(2.03±0.07)mg/L,是对照组的2.91~7.37倍.光照系统表现出了明显的乙炔还原酶活性,产生的乙烯量是对照组的6.2~100倍,证明了P.stutzeri-CdS光照过程中的固氮酶活性.同时,实时荧光定量PCR技术进一步证实了光照时,P.stutzeri-CdS中固氮酶基因nifA,nifD,nifH,nifK的相对表达丰度呈显著上调(1.41~2.35).蛋白酶K添加处理实验表明,该系统中胞外光电子传递至胞内不依赖于胞外蛋白,可能为小分子氧化还原介体介导的传递过程.本研究为发展高效、经济、绿色的氨生产提供了一种新思路,为理解自然界的氮循环过程提供新视角.