液相沉积法在铝板上制备TiO_2纳米棒阵列薄膜

本研究为纳米TiO2的负载提供了一条新的途径。采用液相沉积法,将阳极氧化铝(AAO)模板浸入(NH4)2TiF6处理液中而制备了高度有序、均一的TiO2纳米棒阵列薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对样品进行了表征。结果表明,薄膜是由直径约60nm的TiO2纳米棒阵列组成的。未经过热处理的TiO2薄膜的晶体结构是非晶态的,在400℃的空气中焙烧2h转变为锐钛矿相TiO2。

原位模板法在铝基底上制备TiO_2纳米管阵列薄膜

采用液相沉积法,将铝基多孔阳极氧化铝(AAO)模板浸入到(NH4)2TiF6溶液中,制备出高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,并在不同的温度下进行了热处理。用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪等手段对试样的微观形貌、结构及物相进行了表征。结果表明,TiO2纳米管的形貌依赖于AAO的特征,薄膜是由外径大约200nm,壁厚约40nm的TiO2纳米管阵列组成,薄膜厚度约25μm。原位模板法制备的TiO2纳米管阵列薄膜为非晶态,在400℃空气中焙烧2h转变为锐钛矿相TiO2。经过650℃焙烧仍保持纳米管结构,表现出较好的热稳定性。

热处理温度对TiO_2纳米管阵列薄膜光生阴极保护性能的影响

在0.5mol/L NH4HF2与1.0mol/L NH4H2PO4的混合溶液中,利用阳极氧化的方法在钛基体上原位合成自组装有序的TiO2纳米管阵列薄膜材料,研究不同热处理温度对薄膜晶型及光生阴极保护能力的影响。结果表明:在外加电压为20V时,对钛基体氧化8h可得到长度为2μm、内径为80nm、外径为100nm的TiO2纳米管阵列;经600℃热处理后,TiO2纳米管阵列具有稳定的管状结构,薄膜电极电位可负移至?0.389V(vsSCE),表现出较佳的光生阴极保护能力。

TiO_2纳米管阵列薄膜光电催化降解甲基橙染料废水

采用电化学阳极氧化法在纯钛表面制备出TiO2纳米管阵列,应用FE-SEM和XRD表征其形貌。以该纳米管陈列薄膜为光阳极,比较了光解、光催化和光电催化对甲基橙溶液降解效率的差异,研究了pH值和外加偏压对甲基橙降解效率的影响,并建立了光电催化氧化反应的一级动力学模型来描述产生这种效果的主要因素。结果表明,在光电催化氧化体系中,TiO2纳米管阵列薄膜对甲基橙具有显著的降解作用;溶液中的电解质、溶液的pH值和外加偏压是影响光电催化效果的关键因素;最佳的降解条件为电解质存在下、pH值为3、外加偏压为1.5V,在该条件下紫外灯照射80min后降解率可达100%。

低温水热合成钛酸钡纳米管阵列薄膜及性能研究

以二氧化钛纳米管阵列为模版,用水热法合成了钛酸钡纳米管阵列薄膜。讨论了水热温度、水热时间、碱的浓度对其生长形貌的影响。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征了其晶体结构及微观形貌;用热重-差示扫描量热仪测定了材料的热学性能;用宽频介电阻抗谱仪测试了样品的介电性能。结果表明,在低至100℃水热温度下反应6h即可制得单一相的钛酸钡纳米管阵列薄膜。水热时间的延长和较高的水热反应温度有助于提高样品的介电常数。氢氧化钾的加入抑制了钡离子向纳米管阵列中扩散而促使表面颗粒的结晶长大。纳米管的结构转变温度在700～1100℃之间,至1280℃左右时发生相变转变。

钛酸钡纳米管阵列薄膜的合成及性能研究

以阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为模板,结合水热法制备了钛酸钡纳米管阵列薄膜。研究了水热反应温度、反应时间对BaTiO3纳米管阵列薄膜表观形貌及电学性能的影响。样品经X射线衍射仪表征其晶体结构;扫描电子显微镜观察其微观形貌;以及使用宽频介电阻抗谱仪测试了样品的介电性能。结果表明,在较低的水热温度下即可制得单一立方相的BaTiO3纳米管阵列薄膜,纳米管壁厚约30 nm,薄膜厚度可达10μm;水热反应温度的升高和反应时间的延长有助于样品的结晶度完善和介电性能的提高;未经热处理的薄膜样品在1 KHz介电常数可达200。

100%填充系数的微透镜阵列薄膜及应用研究

研究了掩模移动法制作一种高填充因子、高垂跨比的柱面微透镜阵列(MLA)薄膜,并应用于有机发光二极管(OLED)平板中来提高输出效率。测试结果显示OLED的输出效率最多可以提高46%,并且没有明显的色差。实验证明具有高填充因子、高垂跨比的微透镜阵列薄膜可以提高各种显示器的光学效率或者平板光源的照明效果。

TiO_2纳米管阵列薄膜的水热晶化

首先在KF和乙二醇的混合溶液中利用阳极氧化技术在钛基底表面制得了一层排列整齐、形貌均一的TiO_2纳米管阵列薄膜,然后将制得的薄膜进行水热处理,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等表征手段研究了水热处理温度和时间对TiO_2纳米管阵列薄膜表面形貌、结晶度以及管状结构的影响。结果表明:水热处理即使在较短的时间内(如3 h)也可在较低温度下(如210℃)使TiO_2纳米管阵列薄膜由无定形转变为锐钛矿型结构;提高水热处理温度或延长水热处理时间均可提高薄膜的结晶度,但同时纳米管管壁结晶度增加会使管内径变小甚至堵塞,从而破坏管状结构。

基于一维TiO_2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

介绍了一种采用宽禁带半导体二氧化钛纳米管阵列薄膜材料制备β伏特效应同位素电池的方法.通过对金属钛片的电化学阳极氧化制备了垂直定向、有序排列的二氧化钛纳米管阵列薄膜,研究了退火条件对二氧化钛纳米管阵列薄膜半导体光电性能的影响.通过与镍-63辐射源的集成封装,形成三明治结构镍-63/二氧化钛纳米管阵列薄膜/钛片的β伏特同位素电池.实验结果表明,基于氩气氛围下450?C退火的黑色二氧化钛纳米管阵列薄膜具有高的氧空位缺陷浓度和宽的可见-紫外吸收光谱.在使用β辐射总能量为10 m Ci的镍-63辐射源时,同位素电池的开路电压为1.02 V,短路电流75.52 n A,最大有效转换效率为22.48%.

CuInS2纳米纸阵列薄膜的制备及生长机理

采用溶剂热合成技术,以氯化铜、硝酸铟和硫脲为反应物,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为阳离子表面活性剂,草酸为还原剂,无水乙醇为溶剂,直接在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)衬底上合成CuInS2(CIS)薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、能量色散谱(EDS)、紫外-可见(UV-Vis)反射光谱和透射光谱对样品的形貌、结构、成分和光学性能进行分析.结果表明,在适当的反应物浓度下,在FTO衬底上形成了垂直衬底生长的、具有良好结晶性能的黄铜矿结构的CIS纳米纸阵列薄膜.CIS薄膜中Cu,In,S的原子比为1.1∶1∶2.09,在紫外-可见和近红外波段具有良好的光吸收特性,禁带宽度约1.51 eV.结合不同反应时间制备的CIS薄膜的形貌、结构和成分分析,讨论了CIS纳米纸阵列薄膜的生长机理.

钛酸锶钡纳米管阵列薄膜的水热合成及其性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为模板，结合水热法制备了钛酸锶钡纳米管阵列薄膜。讨论了Ba1-xSrTiO3纳米管阵列薄膜的结构、形貌和电学性能。用X射线衍射仪表征其晶体结构；扫描电子显微镜观察其表面及断口形貌；以及用宽频介电阻抗谱仪测试其介电性能。结果表明：在较为温和的条件下用水热法制备了立方相及四方相的Ba1-xSrTiO3纳米管阵列薄膜；纳米管孔径在65～80nm之间，薄膜厚度可达10μm以上；经热处理之后的薄膜样品在1kHz介电常数可达338，介电损耗为0．46。

Ag纳米颗粒修饰TiO_2阵列薄膜的制备及其气敏性能研究

以钛酸丁酯为钛源,用水热法在透明导电衬底FTO上制备金红石相TiO2纳米阵列薄膜,以AgNO3为银源,用化学还原法制备尺寸可控的金属Ag纳米颗粒,将所制备的金属Ag颗粒修饰TiO2纳米阵列薄膜.研究Ag纳米颗粒的表面修饰对TiO2纳米阵列薄膜气敏性能的影响.实验结果表明,室温下,18nm金属Ag纳米颗粒修饰后的薄膜对氢气的灵敏度增加,响应和恢复时间减小,气敏性能明显优越于修饰前的薄膜.

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)纳米棒阵列薄膜的制备及光催化性能研究

为了提高经典光催化剂TiO_(2)的可见光催化活性,以水热法和真空浸渍煅烧法制备了具有优异催化性能的石墨相氮化碳/TiO_(2)纳米棒阵列薄膜(g-C_(3)N_(4)/TiO_(2) NRAs)。通过X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱技术、紫外-可见光和光电化学等测试对样品进行表征。结果表明:g-C_(3)N_(4)包裹在TiO_(2)纳米棒表面,复合薄膜具有良好的可见光响应能力。在可见光照射180min后,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)NRAs降解偏二甲肼(UDMH)废水的效率是单纯TiO_(2)的2倍,其光催化性能的提高一方面是因为催化剂对可见光响应能力的提高,另一方面是因为异质结的形成有效地促进了光生电子和空穴的分离。此外,g-C_(3)N_(4)与TiO_(2)NRAs的复合研究也为光催化降解UDMH废水提供了一种易回收且不易引起二次污染的新思路。

复合磁性纳米阵列薄膜磁光特性的研究

为增进磁性薄膜的磁光性能,利用Comsol软件设计了含钴膜的多层阵列薄膜,对二维周期性复合薄膜磁光性能进行了数值计算。阐明了二维阵列薄膜的等离激元激发与入射光波波长和方位角有关,具有各向异性。探寻了阵列薄膜光学反射率、纵向磁光克尔角随波长和方位角的变化规律。研究发现,复合多层磁性薄膜的磁光性能相较于单层磁性薄膜有了较大提升,由此阐明了磁光增强的物理新机制:复合多层阵列薄膜的等离激元和介质层的腔效应耦合是磁光性能改善的根源。此项研究对于设计高性能磁光材料提供了有益指导。

柱状ZnO阵列薄膜的生长及其发光特性

采用一种设备简单、原料低廉的新型方法,在镀有ZnO先驱薄膜的(0001)蓝宝石上利用水热法制备出了柱状ZnO阵列薄膜.用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)对样品的形貌和结构进行了表征,结果显示ZnO薄膜为柱状阵列,基于蓝宝石衬底沿c轴择优生长,且(0004)摇摆曲线半高宽度(FWHM)约为1·8°.此ZnO阵列薄膜具有很强的紫外发射光谱(PL).

微机械陀螺中永磁薄膜表面磁场分布仿真

基于隧道磁电阻效应的微机械陀螺中,磁场的产生和分布是决定器件性能的重要因素。该文以NdFeB永磁薄膜为磁场源,利用基于有限元法的Comsol Multiphysics软件对NdFeB永磁薄膜表面磁场进行系统分析,研究不同薄膜厚度下的薄膜表面磁场分布的均匀性及隧道磁阻敏感轴方向磁场分量的变化率。研究发现,随着薄膜厚度的增加,薄膜表面磁场和磁场变化率也在变大,薄膜厚度为20μm时,薄膜所产生的磁场变化率可达0.43 mT/μm。考虑到薄膜阵列化可以有效抑制薄膜过厚所导致的薄膜与基底附着力变弱的问题,该文通过改变设计参数,研究NdFeB永磁厚膜一维阵列的表面磁场分布。发现阵列单元的厚度和宽度增加时,阵列的磁场强度和磁场变化率也会变大,而间距增加会导致薄膜阵列的表面磁场和磁场变化率降低。

TiO2纳米管阵列薄膜的热稳定性

采用液相沉积法在Al板上制备了TiO2纳米管阵列薄膜,并在不同温度下进行了热处理.用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对样品进行了表征.结果表明:未经过热处理的TiO2薄膜的晶体结构是非晶态的;在400℃的空气中焙烧2h,薄膜出现锐钛矿相;650℃空气中焙烧2h后,薄膜仍然保持着良好的管状结构.薄膜中Al2O3的存在,抑制了TiO2晶粒的长大,提高了薄膜的热稳定性.

磁控溅射法制备氧化铜纳米线阵列薄膜及其气敏性质

通过磁控溅射法在掺氟二氧化锡导电玻璃(FTO)衬底上溅射金属铜薄膜,所制备的Cu薄膜在管式炉中退火氧化生长得到CuO纳米线阵列薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征,并研究了这种通过磁控溅射得到的CuO纳米线阵列薄膜对CO和H2S的气敏性质.研究结果表明,CuO纳米线阵列薄膜在250℃时对CO气体具有最强的气敏响应,并且当CO浓度增大时其气敏响应明显增强.而对于H2S气体,在常温下CuO纳米线阵列薄膜能够对低浓度的H2S气体响应,说明这种CuO纳米线阵列薄膜可以在常温、低浓度下探测H2S气体;而当测试温度升高时,其电阻值在H2S气体氛围中迅速减小.我们对这种异常的电阻变化现象进行了解释.

碗形胶体颗粒/阵列薄膜的制备及性能研究进展

随着科学技术和应用需求的快速发展,对胶体颗粒形貌、尺寸和组分提出了越来越高的要求,简单组成的球形颗粒已经难以满足需求.微/纳米碗形胶体颗粒/阵列薄膜由于具有比表面积大、结构对称性下降等特点,在纳米反应器、药物运载、高灵敏度传感器、数据储存、自组装等方面有着广阔的应用前景,其研究、开发和应用已经成为微/纳米材料研究领域的热点.概述了近十年来国内外碗形胶体颗粒/碗形阵列薄膜的研究进展,按照无机和金属、聚合物两大类分别对碗形材料的各种制备方法进行了详细介绍,目前主要有单层胶体晶体模板法、碗形阵列薄膜模板法、诱导生长法、异形颗粒法、中空微球内陷法、种子聚合法、溶剂处理法等;按照材质种类,分别对TiO2,ZnO,FexOy,贵金属、聚合物等碗形颗粒/阵列薄膜的结构与性能研究进行了概述,指出了其潜在的应用领域;并进一步展望了该领域未来的发展趋势.

基于振动的亚微米阵列薄膜弹性参数辨识

亚微米阵列薄膜是以微/纳米尺寸的管、柱、弹簧等为基本单元,在同一平面内周期排列构筑的薄膜结构(厚度100 nm–1?m).亚微米阵列薄膜是人工合成的新型材料,需要依靠实验、理论和数值分析技术得到材料参数.由于亚微米阵列薄膜的几何微尺度,其固有频率达到MHz量级.本文提出了一种基于激光技术的非接触式振动测试方法,由振动特性确定了亚微米阵列薄膜弹性参数.