窄带隙半导体光催化剂用于四环素降解研究进展

四环素类抗生素因其良好的药用价值被广泛用于畜牧和医疗等行业。大量的四环素类抗生素随着排泄物流入生态环境,造成生态系统失衡,并对人类健康构成巨大威胁。因此,实现四环素的有效降解具有重要意义。光催化技术以成本低和无二次污染等优势成为降解四环素抗生素最具潜力的技术之一。根据四环素类抗生素的基本结构和毒性的研究情况,对窄带隙半导体光催化剂用于四环素类污染物的研究及性能提升进行学术分析归纳,根据科学研究的趋势提出未来研究方向。

可见光响应型窄带隙半导体光催化材料的研究及应用进展

近年来,窄带隙半导体材料因具有吸收太阳光可见波段能量、可见光催化降解有机物及可见光解水制氢的优异特性而成为新型半导体材料的研发热点。综述了以TiO2为代表的传统半导体材料掺杂体系以及全新组成材料体系等两大类具有窄带隙半导体特性的材料种类、光催化性能的影响因素、材料制备工艺以及应用前景,并在此基础上展望了研究与发展方向。

新型窄带隙半导体BiVO_4的制备与性能表征

为了获得新型的窄带隙半导体可见光催化剂,以Bi(NO3)3、NH4VO3、NH3.H2O、NaOH和HNO3为原料,采用水热法在200℃温度条件下制备了BiVO4样品.采用X射线衍射光谱XRD和漫反射吸收谱DRS对Bi-VO4的物性进行了表征,并以偶氮染料甲基橙作为模拟污水研究了BiVO4的光催化性能.结果表明,BiVO4样品是单斜晶系,带隙为2.5eV的半导体,具有良好的可见光催化活性,是一类具有广泛应用前景的新型窄带隙半导体光催化剂.

2μm锑化物半导体激光器光纤输出模块

锑化物作为窄带隙半导体材料,禁带宽度覆盖了1.5~5μm波段,是中红外波段半导体激光器理想的材料体系,利用锑化物半导体激光器产生短波红外(2μm)激光是目前的研究热点,可为红外激光对抗、生物显微镜、医学照明、塑料焊接等提供优质光源。笔者团队与中国科学院半导体研究所合作,自2017年以来开展了2μm波段锑化物半导体激光器技术及其应用研究。最近,研究组利用石英光纤透镜直接耦合0.5 W激光芯片获得了0.28 W的短波红外激光输出。

1.2W光纤输出2μm锑化物半导体激光器

锑化物作为窄带隙半导体材料,禁带宽度覆盖1.5~5μm波段,已成为中红外波段半导体激光器理想的材料体系。锑化物半导体激光器是一类新型激光器,利用其产生短波红外(2μm)激光是目前国内外的研究热点。锑化物半导体激光器可为红外激光对抗、生物显微成像、医学照明、激光泵浦、塑料焊接等提供优质光源。

我国科学家大幅提升利用太阳能制氢效率

记者于2021年7月26日从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏院士团队基于窄带隙半导体材料,设计了一种具有近红外活性的晶格匹配的形貌异质结光阳极材料,所研制的异质结表现出优异的光电化学制氢性能。相关成果已发表在《自然·通讯》上。将太阳能直接转化为化学燃料提供了一种存储可再生能源的方法。然而,光电化学制氢的实际应用依然受阻于其低的能量转换效率。目前,越来越多的半导体可以作为光阳极材料。

Zintl相化合物Sr_3Ga_2M_4(M=P,As)的电子结构和成键特征

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Zintl相Sr_3Ga_2M_4(M=P,As)的电子结构和成键特征.计算得到的晶格常数和实验符合得很好,确保了计算的准确性.相似的态密度表明两种化合物能带结构近似,Sr_3Ga_2P_4和Sr_3Ga_2As_4的带隙分别为0.99eV和0.74eV,价带顶最高点和最低点分别位于Γ点和X点说明材料为窄带隙间接半导体,满足对热电材料的带隙要求.利用电子局域函数分析其成键特性,晶体结构内部展现出共价键和离子键的共存,符合Zintl相材料成键特征,这种复杂的结构有利于材料的低热导率.对有效质量的分析和计算进一步表明材料具有潜在的热电特性.