Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)纳米锥光阳极的制备及其光电催化降解土霉素

使用两步水热法成功制备了棒状Bi_(2)S_(3)修饰的TiO2纳米锥(TNCs)光阳极材料,通过调节硫元素的含量探索最佳负载,并用于模拟可见光下降解土霉素。对Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极的晶型、元素价态、表面形貌和光电、电化学性能进行了详细的表征。结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极显著提高了光电催化性能,表现出更低的电荷转移电阻,光电流密度是TNCs的3倍左右。紫外-可见分光光度计在355nm处测试结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极在90min内成功降解了80.3%的土霉素,5次循环后仍保持良好的稳定性。此外,还对带隙能、价带谱、莫特-肖特基曲线和自由基捕获实验进行分析,提出了一种可能的光电催化降解机理。这些结果表明,Bi_(2)S_(3)/TNCs光阳极对降解抗生素具有很大的潜力。

TiO_(2)/Bi_(2)S_(3)纳米棒交联异质结构增效光电化学性能

利用光电化学分解水技术实现太阳能到氢能的直接转化是解决能源和环境问题最有希望的方法之一。通过自组装溶剂热法将Bi_(2)S_(3)纳米棒与TiO_(2)纳米棒复合,构建了Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)纳米棒交联异质结构用作光电催化分解水的光阳极。研究了不同反应温度对其光电性能的影响,其中反应温度为160℃时构建的Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)光电极的光电流密度达到0.2 mA/cm^(2),是原始TiO_(2)纳米棒光电极的20倍。

具有n-n型异质结的复合材料Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)光电性能研究

以硫代硫酸钠·五水合物(Na_(2)S_(2)O_(3)·5H_(2)O)、硝酸铋·五水合物(BiN_(3)O_(9)·5H_(2)O)为硫源和铋源,尿素(CON2H4)为结构导向剂,制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi_(2)S_(3)),使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示,在0.5 mol·L^(-1)的硫酸钠电解液(pH=6.0)中,Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)_(0.07)(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi_(2)S_(3)/MIL-125复合材料的带隙重整效应,对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极与电解液界面之间的电子转移缓慢,为了改善Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极的界面电荷转移动力学性能,利用热还原法引入Ag NPs对Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极进行修饰,制备出的Ag-Bi_(2)S_(3)/MIL-125光电极加快了界面间的电子转移。在-0.5~-0.8 V(versus Ag/AgCl),Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)_(0.07)的最大饱和光电流(-0.90 mA·cm^(-2))是未修饰的Bi_(2)S_(3)(-0.61 mA·cm^(-2))的1.5倍;Ag-Bi_(2)S_(3)/MIL-125(Ti)_(0.07)的最大饱和光电流(-1.87 mA·cm^(-2))是未修饰的Bi_(2)S_(3)(-0.61 mA·cm^(-2))的3.1倍。

Bi_(2)S_(3)/CdSe共修饰TiO_(2)纳米管膜的构建及其光电化学阴极保护效应

为获得良好光电化学性能的TiO_(2)半导体复合膜,采用Bi_(2)S_(3)和CdSe对TiO_(2)纳米管膜进行共修饰。以阳极氧化法在Ti表面先制备TiO_(2)纳米管膜,再通过恒电流电沉积和连续离子层吸附反应在纳米管表面依次沉积CdSe和Bi_(2)S_(3),构建了具有级联能带结构的Bi_(2)S_(3)/CdSe共修饰的TiO_(2)纳米管复合膜。结果表明,Bi_(2)S_(3)/CdSe/TiO_(2)纳米管复合膜对可见光吸收显著增强,光电化学性能大幅度提高。白光照射下,复合膜的光电流密度为670μA·cm^(-2),达到了纯TiO_(2)纳米管膜的17.6倍。Bi_(2)S_(3)/CdSe/TiO_(2)复合膜作为光阳极可使0.5 mol·L^(-1) NaCl溶液中的403不锈钢的电位相对于腐蚀电位下降690 mV,显示出良好的光电化学阴极保护效应。

ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结的制备及光电探测性能研究

为了获得具有多波段响应的ZnO基宽光谱光电探测器,将ZnO与其它窄带隙半导体耦合构建异质结,并基于此制备了光电探测器。本文采用水热法结合连续离子层吸附反应法在FTO衬底上成功制备了ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结材料。通过扫描电子显微镜和能谱仪表征了ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结的表面形貌和元素组成。结果表明,Bi_(2)S_(3)量子点均匀且致密地附着在整个ZnO纳米棒上。此外,基于该ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点异质结制备的探测器能够在无外加偏压条件下工作,即具有自供能特性。与ZnO纳米棒探测器相比,ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点探测器在紫外光照射下的光电流增大了0.065 mA,这主要是因为两者形成的异质结能够有效抑制光生载流子的复合。此外,ZnO纳米棒/Bi_(2)S_(3)量子点探测器对可见光也具有优异的探测能力,其对波长为470 nm的蓝光和530 nm的绿光的探测均表现出良好的循环稳定性。

Sb_(2)S_(3):P3HT共混物改善TiO_(2)纳米棒阵列钙钛矿太阳电池的性能

为解决钙钛矿太阳电池中MAPbI_(3)的不稳定性问题,提高电池性能,对以TiO_(2)纳米棒阵列作为电子传输层、Sb_(2)S_(3):P3HT共混物作为钙钛矿MAPbI_(3)修饰层的太阳电池进行了研究。首先,以SbCl_(3)作为锑源,Na_(2)S_(2)O_(3)作为硫源,采用溶剂热法制备合适尺寸的Sb_(2)S_(3)纳米球;其次,通过超声分散法将Sb_(2)S_(3)与P3HT在氯苯溶液中共混得到Sb_(2)S_(3):P3HT共混物,将其旋涂于沉积了MAPbI_(3)薄膜的TiO_(2)纳米棒阵列上,形成FTO/TiO_(2)NR/MAPbI_(3)/Sb_(2)S_(3):P3HT复合膜,制备成TiO_(2)纳米棒阵列MAPbI_(3)/Sb_(2)S_(3):P3HT太阳电池;最后,采用SEM,XRD,J-V曲线和紫外可见吸收光谱等方法进行表征和测试。结果表明,制备的结构为FTO/TiO_(2)NR/MAPbI_(3)/Sb_(2)S_(3):P3HT/Spiro-OMeTAD/Ag的太阳电池,能量转换效率(PCE)最高达到了14.73%,与未采用Sb_(2)S_(3):P3HT共混物修饰的TiO_(2)纳米棒阵列MAPbI_(3)太阳电池相比,能量转换效率得到了明显提升。因此,Sb_(2)S_(3):P3HT共混物能避免出现钙钛矿MAPbI_(3)被氧化的不稳定性问题,可有效提高TiO_(2)纳米棒阵列MAPbI_(3)太阳电池的性能。

等离子体改性TiO_(2)/WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)纳米复合材料及其可见光催化活性

以二水合钨酸钠和五水合硝酸铋为原料,通过优化水热反应温度制备了WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)纳米片,将其与锐钛矿型TiO_(2)纳米颗粒复合制备了可见光催化性能优良的TiO_(2)/WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合光催化剂,并采用一种高密度管状等离子体放电装置对其进行表面改性。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、XPS、UV-Vis DRS、PL对样品进行了表征和分析,考察了其在可见光下降解亚甲基蓝的光催化性能。结果表明,当水热温度为120℃时,WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)纳米片具有较好的光催化性能;TiO_(2)/WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合催化剂中掺入TiO_(2)质量分数为10.7%时,所得三元复合材料的光催化性能远优于WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)纳米片;经等离子体改性处理后,三元复合材料的吸收边向可见光红移,放电电压的增加有助于提高复合材料的光催化活性,当放电电压为1.1 kV时,复合材料的降解速率常数分别是未处理TiO_(2)/WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)样品和WO_(3)/Bi_(2)WO_(6)的2.2倍和3.9倍。

锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列的制备及其应用

为系统研究锐钛矿相的TiO_(2)纳米棒阵列的转化时间对其微结构与相应Sb_(2)S_(3)太阳电池光伏性能的影响,通过使用水热法在FTO导电玻璃/TiO_(2)致密层衬底上沉积了长度、直径、面密度分别为510nm、45nm、250μm^(-1)的ZnO纳米棒阵列,以FTO导电玻璃/TiO_(2)致密层/ZnO纳米棒阵列为模板,利用(NH_(4))_(2)TiF_(6)和H_(3)BO_(3),将ZnO纳米棒阵列成功地转化为锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列。使用SbCl_(3)与Tu配合物的DMF溶液作为前驱体溶液,通过旋涂热解法在所得锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列上沉积了Sb_(2)S_(3)薄膜,以spiro-OMeTAD作为空穴传输层,组装了Sb_(2)S_(3)敏化TiO_(2)纳米棒阵列太阳电池。以FTO导电玻璃/TiO_(2)致密层/锐钛矿相TiO_(2)纳米棒阵列为衬底组装的全固态Sb_(2)S_(3)太阳电池获得了4.96%的光电转换效率。

Bi_(2)S_(3)/CdS/TiO_(2)纳米复合材料的制备及对304不锈钢的光生阴极保护性能研究

通过超声辅助连续离子层吸附和反应法在TiO_(2)纳米管上负载CdS和Bi_(2)S_(3),通过SEM、XRD、XPS等手段对材料的形貌、结构、元素组成和价态进行表征,在模拟太阳光下,系统研究TiO_(2)纳米复合材料的电化学性能。结果表明,负载CdS和Bi_(2)S_(3)的TiO_(2)纳米复合材料的光吸收范围扩展到可见光区,载流子的复合率也大大降低,光电流密度提升至850μA·cm-2,是改性前的3.4倍;将其与304不锈钢耦合后,电位降至-0.99 V,比改性前的耦合电位低约70 mV,可以进一步提升对304不锈钢的光生阴极保护效果。

P3HT和Spiro-OMeTAD共混物为光活性层和空穴传输层的杂化太阳电池

将P3HT与Spiro-OMeTAD共混后的混合物作为光活性层和空穴传输层,将其旋涂在由不同锑源和硫源比例(Sb/S)制备的Sb_(2)S_(3)纳米粒子敏化的TiO_(2)纳米棒(TiO_(2)(NR)/Sb_(2)S_(3))复合膜上,制备成杂化太阳电池。对所得杂化太阳电池的微观结构和光电转换特性进行研究,在锑源和硫源比例(Sb/S)为1/1,P3HT与Spiro-OMeTAD共混物比例为15 mg∶1 mL时得到的结构为FTO/TiO_(2)(NR)/Sb_(2)S_(3)(1∶1)/P3HT:Spiro-OMeTAD(15 mg∶1 mL)/Ag的杂化太阳电池的能量转换效率达到4.57%。

基于表面自聚合的多功能纳米探针制备及性能研究

针对传统纳米探针无法实现核磁共振成型和光热稳定性较差的问题,提出用表面自聚合方法,用PDA包覆Bi_(2)S_(3),然后与具有MRI性能的Gd^(3+)离子进行螯合,合成钆离子修饰的硫化铋@聚多巴胺(Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+))复合纳米探针。通过光学成像仪、磁共振成像仪和动物试验对其性能进行表征。结果表明:体外光声信号强度和体外T1磁共振强度与Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)浓度表现出良好的线性关系;小鼠尾部静脉注射Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)8 h后,光声强度值最高为490.424 a.u,随时间的增加,仍表现出良好的光声成像性能;在T1状态下磁共振成像发现,注射4 h后,Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)在肿瘤处富集,增加肿瘤明亮度。随时间改变,成像效果改变不明显。证实Bi_(2)S_(3)@PDA-Gd^(3+)纳米探针能够为肿瘤诊断及治疗都提供了更精准的技术手段。

氧化石墨烯基纳米纤维材料制备及光热转化性

太阳能光热转化材料在热治疗、生活用水加热、光催化、海水淡化等领域具有广泛的应用潜力和前景,因此开发具有高光热转化效率材料具有重要意义。文中采用一步法合成GO/Bi_(2)S_(3)-PVDF复合纳米纤维,并作为光热转化组分,以具有良好耐化学性能的PVDF为基材,利用静电纺丝技术制备不同GO/Bi_(2)S_(3) NPs含量的GO/Bi_(2)S_(3)-PVDF复合纳米纤维光热转化材料,并对其形貌、光吸收特性及光热转化性能进行研究。结果表明,在全波长范围内,10-GO/Bi_(2)S_(3)-PVDF复合膜的光吸收率优异,高于90%。经300 s太阳辐照后,该复合膜的温度最高可达77.7℃。