Be,C双受主共掺杂实现P型AlN的第一性原理研究

基于密度泛函理论(Density Functional Theory)的第一性原理平面波超软赝势方法(USPP),首先对Be、C掺杂Al N的晶格结构进行优化,得到其稳定结构.然后对Be、C掺杂Al N的晶格参数、结合能、能带结构、电子态密度和电荷集居数进行了详细地计算和分析.计算结果表明:Be-2C共掺杂Al N的构型具有更稳定的结构,能使受主能级变宽、非局域化特征明显.因此,Be-2C共掺杂Al N有望成为一种更稳定高效的p型掺杂手段.

C-N共掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化制氢活性

采用TiCN粉末在空气气氛中不同温度下焙烧制得C-N共掺杂的纳米TiO2光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)以及X射线光电子能谱(XPS)等手段对其进行了表征.XRD和XPS结果表明,TiCN中的C和N元素可以被O取代得到C-N共掺杂的TiO2.DRS结果表明,所制得的C-N共掺杂的TiO2在可见光区域比P25表现出更强的光吸收性能.以Na2S-Na2SO3体系为牺牲剂,分别考察了不同温度下焙烧得到的C-N共掺杂的TiO2光催化分解水产氢的活性.结果表明,550℃焙烧得到的C-N共掺杂的TiO2在紫外光照射下具有最高的光解水产氢活性,产氢速率为41.1μmol·h-1,大于P25的光解水产氢活性(26.2μmol·h-1).在紫外-可见光照射下,光解水产氢速率仅为0.2μmol·h-1,这可能是由于C-N掺杂引起的可见光范围的吸收对光催化分解水产氢活性的贡献较小.

氮气流量对C、N共掺杂NiCr合金薄膜微观结构和电性能的影响

目的提高埋入式薄膜电阻材料的电性能,使其具有较大的方阻值、电阻率和较小的电阻温度系数。方法利用闭合磁场非平衡反应磁控溅射技术,制备C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料。以前期优化后的溅射参数作为基本实验条件,通过改变氮气流量,分别在铜箔基底和参照基底载玻片上,沉积C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料。用扫描电子显微镜(SEM)和白光干涉仪表征薄膜的表面形貌,用X射线衍射仪(XRD)表征薄膜的微观结构,用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线能量散射谱仪(EDS)测试薄膜的成分,用表面轮廓仪测膜厚,用拉曼光谱仪分析薄膜中的C元素,用四探针测量系统测试埋阻的方阻值和热稳定性。结果随着氮气流量的增加,薄膜的衍射峰减弱,非晶化程度增强;当氮气流量为15 mL/min时,薄膜能获得较小的电阻温度系数和较大电阻率,此时薄膜的电阻温度系数范围为0≤TCRNiCrCN≤1.663×10^-4K^-1,电阻率可达到2.2970×10^-3Ω·cm。结论反应溅射中产生的中间相Cr2N和CN对薄膜的电阻率和方阻值有影响,C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料的电性能优于NiCr合金薄膜和C掺杂NiCr合金薄膜电阻材料。

C和As共掺杂的γ-Si_3N_4电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了C和As共掺杂的γ-Si3N4的电子性质.当晶体中少量的四配位硅原子被碳原子所取代,同时用少量的砷原子取代氮原子,晶体结构的带隙可以被调整;当n(C)/n(Si)≈0.063,n(As)/n(N)≈0.047时,材料会发生绝缘体到金属的转变.从态密度图中可以观察到价带顶端的能量明显上升.讨论了关于这种共掺杂所引起的带隙较大减小的可能原因和潜在的应用.

镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜的制备与光催化性能研究

为了增强纳米二氧化钛薄膜在紫外光下光催化降解罗丹明B溶液的能力,分别采用磁控直流溅射与射频溅射的方法,使用二氧化钛靶材、镍靶材、碳靶材,分别制备了碳非金属掺杂、镍金属掺杂以及镍、碳共掺杂的纳米二氧化钛薄膜,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)进行表征。SEM结果表明,与纯二氧化钛薄膜相比镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜晶粒细化,比表面积增大,薄膜表面聚集体为不规则的多边形颗粒状,有利于增大与污染物的接触面积;XRD结果表明该薄膜的晶粒减小,加快了光生电子空穴对的分离;薄膜的吸收极限红移,禁带宽度减小。在紫外光照射下,镍、碳共掺杂纳米二氧化钛薄膜的光催化性能最优,1 h降解了29.54%的罗丹明B溶液。

Sm,C掺杂改性纳米TiO_2及其可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了Sm、C分别单掺杂和共掺杂纳米TiO_2光催化剂,采用XRD、FESEM、TEM、XPS、UVVis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)作为评价模型,研究了不同样品对MB的光催化降解效果。结果表明,Sm单掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿向金红石的相转变,抑制晶粒长大,C的单掺杂则促进了TiO_2的相转变,Sm或(和)C的掺杂均能细化TiO_2晶粒,拓展TiO_2在可见光区的光谱响应范围,降低光生e^-/h^+对的复合几率。Sm、C的掺杂均能有效提高TiO_2的光催化活性,且共掺杂时存在协同效应,当n(Sm)∶n(C)∶n(Ti)=0.01∶0.3∶1、热处理温度500℃时,Sm/C-TiO_2样品在普通日光灯下催化降解MB的一级表观速率常数是相同条件下纯TiO_2的4.3倍。

Ti基碳氮共掺杂TiO_2的制备、结构表征及光催化氯苯废气性能

以钛酸四丁酯为钛源、葡萄糖和尿素作为掺杂剂,采用水热-溶胶凝胶法制备了碳氮共掺杂TiO_2光催化剂,研究了该催化剂的结构特性及其对氯苯(CB)废气的转化性能。响应面法分析了C、N与钛酸四丁酯的添加比例对TiO_2催化CB的影响,获得了C和Ti物质的量比0.49、N和Ti物质的量比0.28时,该催化剂对CB的转化效率相对较高。利用XRD、TEM等对催化剂结构以及形貌进行表征表明:C/N共掺杂TiO_2为锐钛矿和金红石混合晶型,比表面积较大,吸收波长红移至500 nm。在反应介质相对湿度10%、CB初始浓度50 mg·m^(-3)、反应时间60 s时,催化转化率93.5%;制备的催化剂在相对湿度10%~60%范围内对CB均具有较好的去除效果。稳定性实验表明,连续测试10 h对CB的转化率略微下降。

C/Tb共掺杂TiO_(2)光催化剂的制备及性能研究

在常温条件下,采用溶胶-凝胶法制备了C-Tb/TiO_(2)共掺杂的光催化剂.采用红外光谱、X射线衍射光谱、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析等表征手段对催化材料结构形貌进行表征.以亚甲基蓝作为模拟废水,通过紫外-可见吸收光谱法考察了催化剂在太阳光的照射下对亚甲基蓝的降解效率.并得出C和Tb的最佳掺杂浓度.结果表明:C和Tb成功地负载于TiO_(2)光催化剂上,所制备的TiO_(2)催化剂均为锐钛矿型;掺杂后TiO_(2)光吸收发生红移,在太阳光下照射210 min, C-Tb/TiO_(2)光催化剂对亚甲基蓝的降解达到最大,最大降解率为100%,循环使用5次后,降解率仍达到79%.最后对C-Tb/TiO_(2)共掺杂的光催化剂的催化机理进行了研究.

电纺煅烧制备TiO_2纳米纤维及其可见光光催化性能

采用静电纺丝-煅烧技术制备了Fe、C、N共掺杂Ti O2纳米纤维,并对其在可见光条件下降解亚甲基蓝模拟染料废水的性能进行了研究.探讨了Fe掺杂量和煅烧温度对Fe/C/N-Ti O2纳米纤维的可见光光催化活性的影响.结果表明,在nFe/nTi为1.5%、煅烧温度为400℃、煅烧时间为1 h的条件下,所制备的Fe/C/N-Ti O2纳米纤维的直径约为(110±50)nm,比表面积达127.48 m2·g-1,Ti O2晶相为锐钛矿相,且Fe、C、N分别以一定的形式掺杂于Ti O2晶格中.同时,在可见光光照2 h下,该纳米纤维对亚甲基蓝的光催化降解率可达98.3%,说明所制备的Fe/C/N-Ti O2纳米纤维具有较高的可见光光催化活性,有望在可见光光降解去除水中有机污染物中获得应用.