Al^(3+)、Zn^(2+)替代镍离子的纳米氢氧化镍电极材料

提出了多离子不同位置替代镍离子(利用晶格畸变互补性)来制备氢氧化镍电极材料的方法,并对Al3+、Zn2+的替代量、阴离子种类、活性剂的种类和反应温度进行了正交试验,得出了最佳的Al3+、Zn2+替代纳米氢氧化镍的制备工艺,获得电化学容量达316 mAh/g的电极材料。通过晶格常数分析,证实了晶格畸变互补性。

铕铝共掺杂纳米氧化锌光催化降解偏二甲肼污水研究

以乙酸锌[Zn(CH3COO)2.2H2O]、氢氧化锂(LiOH.H2O)、氯化铕(EuCl3)和氯化铝(AlCl3.6H2O)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了铕铝共掺纳米ZnO,并用X射线衍射光谱、傅立叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱、电子能谱、透射电子显微镜对其进行了表征。用紫外灯作为光源,一定浓度的偏二甲肼溶液为光催化反应模型降解物,研究了铕铝共掺ZnO的光催化性能并与纯ZnO和单掺铕ZnO进行比较,考察了铕铝掺杂比例对降解率的影响。结果表明,铕铝共掺ZnO比单掺铕ZnO具有更高的光催化活性且都比纯ZnO为高。铕铝摩尔比为0.4时,铕铝共掺纳米ZnO的光催化性能最好,在紫外光下10 mg铕铝共掺纳米ZnO对浓度为20mg/L的偏二甲肼溶液100 ml降解75 min的降解率达到94.28%。

浅谈铝氮共掺杂氧化锌纳米管电子结构的第一性原理

该文主要采用第一性原理对掺铝、掺氮、铝氮共掺杂氧化锌纳米管的电子结构进行了计算,并分析了差分电荷密度对氧化锌纳米管电子结构的影响。结果显示,铝氮共掺杂可以使主能级局域性对氮形成的影响减小,提高氮的溶解度,这一掺杂方法将是顺利实现氧化锌纳米管p型参杂的有效途径。

铝锆共掺杂氧化锌透明导电薄膜的低温制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的铝锆共掺杂氧化锌(ZAZO)透明导电薄膜。讨论了溅射功率对ZAZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响。实验结果表明,溅射功率对ZAZO薄膜的结构、形貌和电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大。扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究结果表明,ZAZO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。当溅射功率为120 W时,薄膜的电阻率达到最小值5.28×10-4Ω.cm,其可见光区平均透过率超过94%。

镁与锂共掺杂氧化锌纳米薄膜的结构与特性研究

以溶胶凝胶法成长了锂与镁共掺杂氧化锌纳米薄膜,并且探讨了锂掺杂与镁掺杂对薄膜结构、光学特性及电性质的影响。结果发现,锂掺杂量增加时XRD的2θ值向低角度偏移,VO缺陷随锂掺杂量增加而变大,进而使薄膜内含氧量降低且呈富锌(Zn-rich)态。在富锌状态下Lii缺陷增加,进而使得电子浓度增大。镁掺杂能降低,VO缺陷形成,使薄膜内含氧量提高而转向富氧(O-rich)态,在偏富氧态下Lii缺陷形成几率降低,LiZn缺陷形成几率增大。锂掺杂氧化锌薄膜的导电型态为n型,再掺杂镁时则能提升含氧量而抑制施体型缺陷的形成,得到Li_(0.008)Zn_(0.933)Mg_(0.059)O薄膜呈p型导电型态。

锌和硅共掺杂二氧化钛纳米晶的光催化性能及其增强机制

分析了锌、硅单掺杂及锌和硅共掺杂对二氧化钛光催化活性的影响。结果表明,锌和硅共掺杂二氧化钛光催化剂的光催化活性明显高于纯二氧化钛光催化剂和单掺杂的二氧化钛光催化剂。光催化机制分析表明,结晶质量、晶粒尺寸、晶粒表面缺陷浓度、掺杂导致价带与导带宽度的改变等因素是获得增强的光催化活性的关键因素。

氧化锌掺杂铝纳米片的制备及其气敏性能研究

采用水热法,以油酸为形貌控制剂,硝酸铝为铝源,制备了氧化锌掺杂铝纳米片,对其进行了XRD、SEM和EDS表征。考察了制备物对甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇、正丁醇、DMF等六种气体的气敏性能,并对其气敏机理进行了简要分析。结果表明,掺杂3%Al的ZnO样品晶粒尺寸变小,为带微孔的层状纳米片,EDS能谱表明样品含有Zn、O和Al元素。样品对正丁醇、丙酮的灵敏度较高,100ppm时分别为164和70,对丙酮的响应和恢复时间分别为7s和29s。

铝钼共掺杂氧化锌粉末的制备及光电性能研究

采用水热法制备了不同含量的铝(Al)单元掺杂及铝(Al)、钼(Mo)共掺杂氧化锌(AZO、AZMO)纳米粉体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、荧光分光光度计(PL)、紫外分光光度计(UV-vis)、TG-DTA差热分析、激光粒度分析仪、四探针电阻测试仪等测试手段,探究了Al单元掺杂和Al、Mo共掺对AZO、AZMO粉体结构、形貌及光电性能的影响。结果表明:所制备的AZO和AZMO纳米粉体为结晶度良好的六方纤锌矿结构。Al、Mo掺杂浓度影响纳米氧化锌粉体形貌、晶体结构及光电性能。随着Al、Mo掺杂浓度的增加,粉体的结晶质量降低,晶粒尺寸先减小后增大,光电性能先变好后变差。适度的Al、Mo共掺杂可使氧化锌禁带宽度和电阻率达到最优匹配,改善氧化锌的近紫外发光和蓝色发光特性。在掺杂浓度为m(Al)∶m(Mo)=1∶3时,纳米粉体的综合光电性能最佳,禁带宽度为3.392 eV,电阻率为20.3Ω·m,紫外发光峰强度最大,且出现了蓝移。

铝掺杂纳米氧化锌工艺的粒径控制研究

以均匀沉淀法作为纳米氧化锌铝掺杂的制备方法。通过正交试验,考察了铝离子掺杂量、煅烧温度等反应参数对纳米氧化锌粉体粒径的影响。结果表明:水解温度的影响最大,其次是煅烧时间,尿素配比和煅烧温度影响较小;最佳工艺为以OP-10做表面活性剂,锌离子浓度0.3 mol/L,水解时间4h,尿素与锌离子摩尔比为3,水解温度95℃,煅烧温度450℃,煅烧时间2 h,铝离子的最佳掺杂量(以锌离子的摩尔数为基准)5%。对铝掺杂纳米氧化锌进行了XRD、SEM粒径分析,结果表明掺杂效果良好,得到的铝掺杂纳米氧化锌粒径最小可达到20 nm。

硝酸铵诱导电沉积氧化锌纳米柱的铝掺杂及光学性质操控

为了使新型薄膜太阳能电池结构中的ZnO纳米柱阵列能高效捕获光子与收集载流子,研究了提高ZnO纳米柱阵列的电导率和操控其光学性质的方法。使用电沉积方法在溶解有Zn（NO3）2、NH4NO3、Al（NO3）3的水溶液中制备了Al掺杂的ZnO纳米柱阵列。实验显示,通过控制电解液中NH4NO3的浓度可操控所制备的ZnO纳米柱阵列的直径、密度和间距。电解液中NH4NO3浓度的增加会导致所制备的ZnO纳米柱中Al/Zn的质量比显著增大,通过控制NH4NO3在溶液中的添加即可在3.72~3.76eV内调控所制备的ZnO纳米柱的光学带隙宽度,并能够对其透射、反射、吸收等光学性质进行操控。另外,在电解液中添加NH4NO3,可在377~449meV内调控所制备的ZnO纳米柱的斯托克斯位移,从而操控ZnO纳米柱内部的非辐射复合。因此,在电解液中使用NH4NO3增强所制备的ZnO纳米柱中Al的含量,不仅可使ZnO纳米柱在保持高迁移率的条件下具有高的电导率,还可实现对光学性质的操控。

铝共掺杂调制ZnO∶Mn纳米棒阵列的磁学和电学特性

采用磁控溅射方法制备了锰掺杂氧化锌和铝、锰共掺杂氧化锌纳米棒阵列并详细研究了它们的电学和磁学特性。微结构测试的结果表明,掺杂后的氧化锌纳米棒阵列保持了纤锌矿晶体结构,掺杂锰离子和铝离子占据了晶体中锌离子的位置实现了替位式掺杂。磁学性质测试结果表明铝、锰共掺杂氧化锌纳米棒在室温下具有明显的铁磁性,饱和磁矩为0.33μB/Mn atom,是居里温度高于室温的一维稀磁半导体材料。电学性质测试结果表明铝的共掺杂可以使得锰掺杂氧化锌纳米棒的电阻率降低4个数量级,使得铝、锰共掺杂氧化锌纳米棒有可能在未来自旋电子器件中作为高效自旋注入元器件得到广泛应用。

La^(3+),Al^(3+)共掺杂纳米ZnO光催化降解活性艳蓝X-BR研究(英文)

采用溶胶-凝胶法制备了不掺杂和掺杂铝离子、镧离子以及两种离子共掺杂的ZnO,并用X射线衍射(XRD),高分辨透射电镜(HRTEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对其进行了表征。用紫外灯作为光源,一定浓度的活性艳蓝X-BR溶液为光催化反应模型污染物,研究了各种离子掺杂ZnO的光催化性能,考察了掺杂量对降解率的影响。结果表明,镧离子和铝离子掺杂浓度为2 at%和3 at%的共搀杂ZnO的光催化性能最好;在室温下,加入催化剂浓度为0.1 g/L,降解时间为45 min时,对活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到96.63%。

镧、钇共掺杂纳米ZnO的制备及处理染料废水研究

以醋酸锌、硝酸镧和硝酸钇为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,过硫酸铵为引发剂,采用高分子网络凝胶法制备得到镧、钇共掺杂的Zn O纳米粉体。用紫外灯作为光源,以15 mg/L甲基橙溶液为光催化反应模型污染物,研究了不同掺杂量的纳米Zn O的光催化性能,并用XRD、TEM、XPS、BET等对其进行表征。试验结果表明:当镧、钇的掺杂比分别为0.12%、0.23%时,光催化降解效果最好,反应1 h对甲基橙溶液的色度和COD去除率分别达到95.7%和87.8%。

ZnO纳米棒Al掺杂和Al,N共掺杂的制备技术与光致发光性能

采用水热法首先合成了Al掺杂ZnO(AZO)纳米棒,在此基础上通过550℃的氨气氛中退火制备了Al,N共掺杂ZnO(ANZO)纳米棒。运用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(EDS)和光致发光(PL)对样品进行了表征与分析。结果表明,制备的AZO和ANZO纳米棒均为六角纤锌矿结构,掺Al可使ZnO纳米棒的直径变细;该制备技术使Al,N两种元素有效地掺入ZnO纳米棒,而且N元素的掺入量随Al掺杂浓度的增加而提高。室温光致发光(PL)测试结果表明,制得的AZO和ANZO纳米棒在390nm处都有一个强的紫外发光峰,而在468nm处都存在一个很弱的蓝色发光峰。与AZO纳米棒的PL光谱比较,ANZO纳米棒在555nm处的绿色发光峰几乎消失。这些结果说明Al掺杂和Al,N共掺杂ZnO纳米棒对于开发一维纳米光电子器件具有潜在的应用价值。

Al/Zn共掺杂纳米Ni(OH)_2及其电化学性能

本文以硫酸镍、硝酸铝、硝酸锌为原料,采用化学共沉淀法合成了Al/Zn共掺杂纳米Ni(OH)2的系列样品。用XRD研究了样品的晶体结构,用TG-DSC联用热分析仪测定了样品的热稳定性,用循环伏安法(CV)研究了样品的电化学性能。结果表明:合成的Al/Zn共掺杂纳米Ni(OH)2样品均为α-Ni(OH)2,热分解温度约为350℃,Al3+摩尔分数为10%、Zn2+摩尔分数为15%的样品的平均质子扩散系数(DH)为9.70×10-11cm2·s-1,具有最佳的质子传导性能。

钐、锆共掺杂纳米ZnO的制备及其降解染料废水研究

采用高分子网络凝胶法制备Sm-Zr共掺杂纳米ZnO光催化剂,并用XRD、TEM、XPS、UV-Vis吸收光谱对制备的纳米ZnO进行表征。以甲基橙为目标降解物研究其光催化活性,通过L9(34)正交试验对纳米ZnO的制备条件进行了优化,实验结果表明,各因素对Sm-Zr/ZnO的光催化性能的影响的显著性水平依次为:Sm-Zr掺杂量→煅烧温度→n(Sm)n(Zr)→反应溶液p H值,纳米ZnO的最佳制备条件为:Sm-Zr掺杂量为4%,煅烧温度为750℃,n(Sm)n(Zr)为2 1,反应溶液p H值为5.5。在最佳条件下制备的纳米Sm-Zr/ZnO具有最优异的光催化性能,光照1 h对甲基橙的色度去除率及COD去除率分别达到94.82%和80.89%。

第一性原理研究铝氮掺杂小半径碳纳米管

基于第一性原理的密度泛函理论,计算并分析了铝氮共掺杂小半径碳纳米管的电子结构.结果表明,铝氮共掺杂的情况下,更容易形成相邻的铝氮对.在掺杂的七种位置中,电子性质都发生了很大的变化,原来的金属性碳纳米管转变为半导体性质.为了更好的理解其电子性质的变化,我们分析其能带结构和态密度.

氧化锌纳米棒形貌控制及其在钙钛矿太阳能电池中作为电子传输层的应用

在钙钛矿电池中,ZnO纳米棒的垂直性是影响器件效率的关键因素.AZO(ZnO:Al)玻璃作为一种廉价的透明导电衬底,由于与ZnO纳米棒无晶格失配,有望获得最佳垂直性.然而目前在大气环境下,以AZO为衬底、ZnO纳米棒为电子传输层的钙钛矿太阳能电池还鲜有报道.本文通过水热法制备ZnO纳米棒作为电子传输层,系统研究不同条件对ZnO纳米棒的形貌及结晶性能的调控规律,分析其微观生长机理.并在此基础上于大气环境下制备太阳能电池,将以AZO为衬底在大气条件下制备的钙钛矿光伏器件的最佳效率从目前文献报道的7.0%提高到9.63%.这对丰富钙钛矿电池的设计思路及进一步降低成本具有重要意义.

原子层沉积铝掺杂ZnO纳米膜在超级电容器中的应用

为了满足能源需求,电化学超级电容器开始持续投入应用。在本研究中,提出了铝掺杂的氧化锌(AZO)纳米薄膜在超级电容器中的潜在应用。纳米薄膜是通过原子层沉积技术制备的,其结构是不同循环次数的ZnO和Al2O3超薄膜的交替叠加。超薄AZO纳米薄膜具有良好的电化学性能,结果表明(10∶1)10三明治结构具有最佳的充电和放电性能。在6 M KOH电解质中,电流密度为1A·g^(-1)时,AZO纳米薄膜超级电容器的比电容量可达61F·g^(-1)。对于超级电容器的实际应用,演示了该器件可以为红色LED灯供电60min以上。AZO纳米薄膜在超级电容器中具有潜在应用,在未来可推广到可穿戴柔性能源存储器件。

铝氮共掺杂氧化锌纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对(6,0)单壁氧化锌纳米管、铝掺杂、氮掺杂和铝氮共掺杂纳米管的能带结构、态密度和差分电荷密度进行了研究.结果表明,氮掺杂可以在纳米管禁带中引入受主能级,实现纳米管的p型掺杂,但是受主能级局域性较强,导致氮溶解度低.引入铝元素可以有效降低氮形成受主能级局域性,激活氮元素,铝氮共掺杂有望成为氧化锌纳米管一种更为有效的p型掺杂方法.