超高真空中SrTiO_3薄膜同质外延生长的过程研究

在超高真空下利用激光分子束外延 (LMBE)方法基于SrTiO3 (10 0 )单晶基片同质外延SrTiO3 薄膜。通过反射式高能电子衍射 (RHEED)对生长过程进行原位监测 ,发现对基片的预热处理明显有利于改善其晶面结构 ,当在其上同质外延Sr TiO3 薄膜时 ,容易实现单晶层状生长模式 ,并得到原子级平整度的铁电薄膜。

NiO(CoO)/N-SrTiO_3异质结型复合光催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢

采用固相法制备氮掺杂SrTiO3,并用浸渍-氢气还原法制备了不同NiO、CoO负载量的N-SrTiO3异质结复合光催化剂,采用XRD、SEM、荧光光谱(FS)、紫外可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对其进行表征和分析,考察了在模拟太阳光下产氢活性及其变化规律,同时探讨了负载物的不同处理方法对光催化剂产氢活性的影响.结果表明,氧化物的负载先氢还原后氧化处理较直接氧化处理有更高的光催化活性;所制备的NiO/N-SrTiO3、CoO/N-SrTiO3复合催化剂较单一催化剂有更高的产氢活性,当负载量分别为1.0wt%、0.5wt%时达最佳产氢活性,6h内的产氢量分别是未改性N-SrTiO3样品的4.2、4.9倍.导致产氢率提高的主要原因是由于负载金属氧化物在两相界面处形成的异质结成为光催化反应中光生电子和空穴的单向转移通道,促使光生电荷有效分离,提高了复合催化剂的光催化活性.

激光分子束外延SrTiO_3薄膜退火过程中表面扩散的研究

用激光分子束外延研究了SrTiO3 同质外延时原位退火中 ,反射高能电子衍射 (RHEED)强度的恢复———驰豫时间 ,导出了高真空下表面扩散的活化能为 0 31eV ,与低真空下的结果相比要小许多 ,这反映了粒子达到基片时的能量差。对沉积不同厚度的薄膜退火研究 ,表明当薄膜厚度增加时 ,表面恢复情况减弱 ,而导致随后的沉积时RHEED振荡周期的改变。

补偿离子掺杂与烧成温度对SrTiO_3∶0.002Pr^(3+)材料的红色发光特性的影响

采用高温固相反应法合成SrTiO3∶Pr3+系发光材料,利用荧光光谱、XRD等分析手段,研究了工艺参数,如不同价态K、Ca和A l离子掺杂,以及1 050~1 300℃不同烧成温度对SrTiO3∶Pr3+体系发光性能的影响,以获得具有较好综合发光性能的SrTiO3∶Pr3+系发光材料。选择不同价态补偿离子掺杂是为了研究电荷补偿作用机制对该类材料发光性能的作用。结果表明:随着烧成温度的升高,磷光体发光强度先增加后减弱,在1 150℃烧成的材料其发光强度最大。无补偿掺杂与K、Ca或A l离子掺杂的所有样品均发出源于Pr3+的1D2→3H4跃迁的610 nm红色光。在不同价态补偿离子掺杂样品中,以掺A l的SrTiO3∶Pr3+体系发光强度最好;其发光强度比无补偿离子掺杂SrTiO3∶Pr3+材料的发光强度提高10倍左右。另一方面,与A l离子具有类似的引入阴离子电荷缺陷的K离子掺杂材料的发光强度则基本没有变化,其发光强度与没有电荷补偿作用的无掺杂及Ca离子掺杂SrTiO3∶Pr3+材料相似。上述实验结果可从电荷缺陷及微观固溶结构两方面的联合作用机制进行解释。在引入电荷缺陷的掺杂体系中,只有在发光离子PrS+r最近邻的Ti格位引入的电荷缺陷才能有效地起电荷补偿作用,达到增强发光强度的作用。研究结果给出了合理的制备工艺条件,并且提供了一种可有效提高发光强度的补偿离子掺杂的选择依据。

乙二醇溶剂热合成自组装SrTiO_3片状纳米结构及其光催化性能

以钛酸四正丁酯((C4H9O)4Ti)水解沉淀的钛羟基氧化物和硝酸锶(Sr(NO3)2)为反应原料,以氢氧化钾(KOH)为矿化剂,以乙二醇((HOCH2)2)为溶剂,经200℃溶剂热反应得到了由纳米颗粒自组装形成的SrTiO3片状纳米结构。分别用XRD、SEM、TEM表征SrTiO3粉体的物相结构和微观形貌。通过光催化降解罗丹明B(RhB)对比研究了乙二醇溶剂热合成的纳米颗粒自组装SrTiO3片状纳米结构和水热合成的SrTiO3粉体的光催化性能,结果表明,乙二醇溶剂热合成的SrTiO3自组装片状纳米结构具有更加优异的光催化性能。

氮掺杂SrTiO3的制备及其可见光催化产氢活性研究

采用溶胶-凝胶法制备了钛酸锶,进而用固相法制备了氮掺杂SrTiO_3,并用光沉积和氢气还原法制备了Pt负载的氮掺杂SrTiO_3光催化剂.用XRD、SEM、UV-Vis漫反射和荧光光谱对其进行了表征和分析,考察了光催化剂在可见光下的产氢活性.研究了不同氮源、掺杂量、烧结温度和Pt负载量对催化剂产氢活性的影响.结果表明,三种不同氮源剂其掺杂效果为六次亚甲基四胺(HMT)>EDTA>尿素,而EDTA掺氮效果稍低于HMT.当氮源剂为HMT,SrTiO_3与HMT质量比为1:3,焙烧温度为450℃时,所制备的光催化剂具有最佳的光催化产氢活性.在负载金属铂后,产氢活性有较大幅度的提高,其中用氢气还原法制备所得的光催化剂较光沉积法制备的具有更高的光催化活性,在最佳负载量均为2wt%时,两种光催化剂6h内的产氢量分别为6.89mmol和2.24mmol,分别是未负载铂样品产氢量的12倍和4倍多.

原位水热合成SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维及光催化性能

以利用静电纺丝技术制备的TiO2纳米纤维为模板和反应物,原位水热合成了具有异质结构的SrTiO3/TiO2复合纳米纤维.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品的结构和形貌进行了表征.用罗丹明B(RB)模拟有机污染物进行了光催化降解实验.结果表明,SrTiO3纳米立方体均匀地生长在TiO2纳米纤维表面,得到了异质结构复合光催化剂,其与纯TiO2纳米纤维相比光催化活性明显提高,且易于分离、回收和再利用,循环使用5次,RB的降解率仍保持在97%以上.初步探讨了SrTiO3/TiO2异质结的生长机制和光催化活性提高机理.

Er^(3+),Yb^(3+)共掺杂SrTiO_3超细粉末的可见上转换发光

钛酸锶(SrTiO3)具有高介电常数、良好的绝缘性质、优良的物理化学稳定性和在可见光范围内的优异的透明度等优点,是一种重要的无机功能材料。近年来,Al3+,Ga3+等离子共掺杂的SrTiO3∶Pr3+做为一种优异的红色场发射显示(FED)荧光粉引起了人们的兴趣。另外,SrTiO3具有相对较小的声子频率,因而它可以作为一种有利于上转换发光的基质材料。以NaCl为助熔剂制备了Er3+,Yb3+共掺杂的SrTiO3超细粉末。在980nm激发下,样品发出很强的来自于Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2(绿光)和4F9/2→4I15/2(红光)跃迁的上转换发光。Yb3+离子的共掺杂对Er3+离子的上转换发光起明显的增强作用。研究了上转换发光强度与稀土离子浓度以及激发光强度之间的依赖关系,表明在Er3+单掺杂和Er3+,Yb3+共掺杂的样品中,绿光和红光都是被双光子激发过程激发的。还对上转换发光的机理做了初步分析。

熔盐法制备SrTiO_3片状晶的研究

采用熔盐法 (MSS)合成了片状SrTiO3 晶体 ,主要由两个步骤来完成 ,首先在助熔剂KCl中合成片状前驱体Sr3 Ti2 O7,然后再通过SrTiO3 生长基元在第一步获得的片状晶体Sr3 Ti2 O7上进行生长制备出片状SrTiO3 .采用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)分析产物的显微结构 ,表明熔盐法制备的SrTiO3 具有纯度高、明显的片状结构等特点 ,在 12 0 0℃下保温 4h ,产物的衍射指标与钛酸锶的标准图谱基本上完全一致 .12 0 0℃下保温 2h获得的片状钛酸锶晶粒尺寸基本上符合要求 (长10～ 15 μm) ,而时间延长后 ,在 12 0 0℃下保温 4h获得的钛酸锶晶粒尺寸达到 40 μm以上 .常规固相合成SrTiO3

水热法制备SrTiO_3功能陶瓷薄膜

采用水热法技术于250℃条件下直接在金属钛片上制备了钙钛矿结构的SrTiO3晶态薄膜,讨论了温度对薄膜形成的影响.采用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的晶相;扫描电镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌;X射线光电子能谱(XPS)分析了薄膜的成分与价态.结果表明水热反应温度是影响薄膜结晶的重要条件.

掺杂SrTiO_3体系上甲烷氧化偶联反应的研究 催化剂的p型导电性与C_2选择性和C_2收率的关系

以低价元素掺杂SrTiO_3形成的SrTi_(1-x)MxO_(3-δ)(M=Al^(3+),Mg^(2+),Li^+;x=0～0.2)基本保持了SrTiO_3晶格结构。随着掺杂元素价态的降低和掺杂量的增加,p型电导升高,甲烷氧化偶联反应的C_2选择性和C_2收率也增加。在以不同价态元素掺杂的SrTiO_3体系中,发现C_2选择性和C_2收率与催化剂P型电导间有线性关系。认为掺杂SrTiO_3催化剂中的正导电空穴易与晶格氧发生电子交换生成部分还原态的活泼氧物种O^-,它可以使CH_4分子活化生成CH_3,进一步偶联生成C_2产物。掺杂SrTiO_3催化剂在甲烷氧化偶联反应初始阶段可吸收反应中产生的CO_2,使结构发生少许变化,稳定的SrTiO_3结构有利于甲烷氧化偶联活性的稳定。

纳米SrTiO_3对高铁酸盐电化学性能影响研究

O引言传统的碱性锌锰电池采用MnO2作为电池的正极活性物质，虽然其生产技术成熟、性能稳定。但存在放电容量较小、活性物质利用率较低等不足，故寻求高性能、无污染的电极材料成为一个新的研究热点。1999年以色列科学家Licht等发现Fe（Ⅵ）化合物能取代碱性Zn-MnO2中的MnO2作为电池的正极材料，阐明了Fe（Ⅵ）在参与放电反应时可以得到3个电子被还原为Fe（Ⅵ），半反应为：

热处理改善SrTiO_3环形元件的性能

通过对SrTiO3环形元件热处理前后三电极间电压的比较,利用晶界势垒模型和导电模型,讨论了正反电压差异的起因,并由此分析了热处理时晶界处电荷分布的变化及其对势垒高度的影响。结果是通过热处理可以使势垒高度变大,电压上升,三电极电压均匀性得到改善。

反相微乳液法合成SrTiO_3纳米棒

SrTiO3 nanorods were synthesized in cetanyl trimethyl ammonium bromide(CTAB)reverse microemulsion containing CTAB,n-hexanol,n-octane and water with Ba(OH)2 as reactants.The effects of different conditions such as ω0 [ω0=n /nCTAB],aging time and the concentration of reactants on the formation of the nanorods were studied.Transmission electron microscope(TEM),electron diffraction(ED)and X-ray diffraction(XRD)were used to characterize the morphology and the structure of the synthesized nanorods.The results show that SrTiO3 nanorods with a length of 260～2 000 nm and a diameter of 50～100 nm belonging to single crystal are single cubic system.The molar ratio of Sr to Ti of products is 1.0 as determinded by ICP.

Nb_2O_5、La_2O_3掺杂对SrTiO_3双功能陶瓷半导化及显微结构的影响

主要研究了N b2O5和L a2O3双施主掺杂对S rT iO3陶瓷半导化及显微结构的影响。采用传统电子陶瓷工艺在1420℃弱还原气氛中(N2+石墨)制备了半导化的S rT iO3陶瓷,讨论了在稀土添加总量为0.9%(摩尔分数)的条件下,N b2O5∶L a2O3比对S rT iO3陶瓷室温电阻率和显微结构的影响。研究结果表明双施主掺杂不仅可以促进S rT iO3陶瓷半导化而且对显微结构有重要影响。N b2O5∶L a2O3为2∶1时样品室温电阻率为0.89Ω.cm,显微结构较为理想。在此基础上,获得压敏与介电性能较佳的双功能S rT iO3陶瓷元件。

SrTiO_3光催化材料的研究进展

简要介绍了近十几年SrTiO3作为光催化材料在制备技术和光催化性能改性方面的进展,并对其未来发展动向进行了简要分析。概述了不同改性方式提高SrTiO3光催化活性的机理,列举了部分SrTiO3光催化材料改性成果和计算学理论工作对提高SrTiO3光催化活性的机理的分析解释,指出随着SrTiO3光催化材料改性体系的完善,不断引进新的实验处理手段结合复合改性方式是SrTiO3光催化材料改性的发展方向,且计算材料学将为其提供有力指导。

硅衬底SrTiO_3薄膜的热敏特性

利用氩离子束镀膜技术在SiO2 /Si衬底上淀积钛酸锶 (SrTiO3)膜 ,并制成平面型电阻器 .结果表明 :在实验温区 (2 8～ 150℃ )内 ,SrTiO3薄膜具有负温度系数电阻特性 ,且热敏特性比较明显 ,在室温 30℃时 ,温度系数α达 - 2 .15%℃ - 1.建立热敏电阻 -电容器并联模型 ,分析了频率对不同温度下薄膜电阻器阻抗的影响 .在实验温区内 。

含氧空位SrTiO_3晶体电子结构研究

运用CRYSTAL-09软件计算得到了完整和含氧空位的SrTiO3晶体的电子态密度分布、能带结构和电荷密度分布。本文先通过分析完整SrTiO3晶体的电子结构,确定晶体化学键的组成。通过分析含氧空位的SrTiO3晶体的电子结构,发现禁带中出现一条新的缺陷带,缺陷带属于Σ轨道。通过缺陷能级的分析,结果表明SrTiO3晶体中2.4 eV的发光带可能是由Σ*-Σ之间的跃迁产生。

Al离子掺杂增强SrTiO_3:Pr^(3+)荧光体发光性能的研究

采用Sol-gel方法合成了Al和Pr离子共掺的红色纳米晶SrTiO3:0.002Pr,xAl(x=0～0.35)荧光体。XRD分析表明,经1200℃高温烧成后所得的荧光体为单一组成的SrTiO3立方相,空间群为Pm-3m,晶胞参数计算得a为3.9043nm。光谱测试表明,该荧光体的主发射峰位于617nm,对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射。随着Al3+掺杂浓度的增加,发光强度先增后减,当x=0.26时发光强度达到最大值,此时荧光体的发光强度约是未掺Al样品发光强度的2倍。晶体结构和光谱性能分析暗示,Al3+离子掺入可能提高了SrTiO3:Pr基质晶体的完整度,从而增加其发光强度。

Gd-N共掺杂SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质和反应物,结合一步水热法制得Gd-N共掺杂SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对其微观结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:SrTiO_3和TiO_2形成异质结能够使光生电子和空穴得到很好的分离,而Gd-N共掺杂产生新带隙,可以拓宽光谱响应范围至可见光区,并引起晶格缺陷,成为光生电子-空穴对的浅势捕获阱。Gd-N共掺杂与异质结的协同作用有效提高了SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维的可见光催化活性。