TiO_(2-x) 纳米线基光电忆阻突触器件性能的优化

金属氧化物基光电忆阻器能够同时实现光信号的采集、存储和处理功能,被认为是构筑神经形态视觉系统的理想选择之一.然而,由于金属氧化物材料持续光电导效应下电子和空穴的快速复合,会导致器件电导变化线性度低,限制了其在高精度图像识别方面的发展.实验基于水热法制备了TiO_(2-x)纳米线构筑光电忆阻器,通过等离子体处理的方式优化器件性能,提升器件的电导变化线性度,实现了短时可塑性和长时可塑性的光电忆阻行为及高精度图像识别功能.实验结果表明:等离子体处理能够在TiO_(2-x)纳米线中引入氧空位缺陷,增强器件的持续光电导效应.

高压下TiO_(2)纳米线晶粒和晶界性质及电输运行为

采用水热合成法制备了锐钛矿相TiO_(2)纳米线,并通过原位高压阻抗谱测量技术研究了TiO_(2)纳米线晶粒和晶界性质及电输运行为随压力的变化关系.研究结果表明:在0—34.0 GPa压力区间,锐钛矿TiO_(2)纳米线的传导机制为电子电导.TiO_(2)纳米线晶粒和晶界电阻以及弛豫频率在8.2—11.2 GPa压力区间均出现了不连续变化行为,此压力区域对应着由锐钛矿相到斜锆石相的结构转变,并且相变从晶粒表面逐渐延伸到晶粒内部.晶粒激活能和晶界激活能均随压力的增加而减小,说明压力对样品电导率的贡献为正.在所测压力范围内,空间电荷势始终为正值,表明在空间电荷区阴离子缺陷更易形成,氧缺陷是TiO_(2)纳米线相变的主要诱因.

还原氧化石墨烯/TiO_(2)纳米线复合膜的制备及对Cu^(2+)吸附性的影响

以石墨烯和自制TiO_(2)粉末为原料,通过两步水热法联合真空抽滤法制备还原氧化石墨烯/TiO_(2)纳米线(rGO/TiO_(2) NWs)复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对rGO/TiO_(2) NWs复合膜的形貌、结构进行表征。研究结果表明,还原氧化石墨烯和TiO_(2) NWs成功地复合在一起,复合材料中TiO_(2) NWs分散性较好。Cu^(2+)吸附实验结果表明,复合材料中TiO_(2) NWs所占比例、pH值是影响Cu^(2+)吸附效果的重要因素,研究复合材料对Cu^(2+)的吸附效果应该在pH值为6.0的近中性环境。其中TiO_(2) NWs含量为50%时,复合膜对Cu^(2+)的吸附量最高,达到rGO薄膜的4倍。复合薄膜有较好的吸附稳定性,重复使用5次后,吸附率是原吸附量的91%。

紫外光辐照对TiO_2纳米线电输运性能的影响及磁阻效应研究

采用溶胶凝胶法以及静电纺丝法,利用热处理工艺,成功制备出了多晶锐钛矿型TiO_2纳米线,通过两线法在室温下测试单根TiO_2纳米线的V-I曲线来研究其电输运性能及磁阻效应.结果表明:在无光照环境下其V-I曲线为不过零点的直线,零场电阻较大,在磁场作用下电阻下降,表现出负磁阻效应;紫外光辐照环境下TiO_2纳米线载流子浓度增加使得电阻变小,然而在磁场作用下电阻增大,表现为正磁阻效应.紫外光辐照导致的载流子浓度变化,使得负磁阻转变为正磁阻,我们将磁阻变化归结为d电子局域导致的负磁阻与能带劈裂导致的正磁阻两种机理相互竞争的结果.

乙醇辅助低温水热法生长TiO_(2)纳米棒阵列

本文采用乙醇作为添加剂,通过低温水热法在透明导电玻璃衬底上制备晶化良好的金红石相TiO_(2)纳米棒阵列。对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等结构形貌表征和光电化学性能测试。实验发现乙醇加入有利于前驱物水解缩聚反应,同时提高水热反应压力,促进TiO_(2)晶粒低温成核和生长,从而实现70℃直接在基底表面生长出TiO_(2)纳米棒阵列。通过调控水热反应温度、时间以及乙醇添加量等参数可有效调控TiO_(2)纳米棒阵列的形貌,改善其光电化学性能。同时低温水热制备工艺也降低了对衬底材料的限制,拓展了TiO_(2)纳米棒阵列的应用领域,表现出良好的应用前景。

Preyssler型多酸/TiO_(2)纳米线复合修饰电极的制备及电催化性能研究

采用水热合成和层接层自组装技术将Preyssler型多金属氧酸盐K_(12.5)Na_(1.5)[NaP_(5)W_(30) O_(110)](简称P_(5)W_(30))和TiO_(2)纳米线制备成复合修饰电极材料.利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对复合修饰电极材料的形貌进行了表征.使用循环伏安法研究了修饰电极的电化学性质和对亚硝酸根的电催化性能.与单纯多酸修饰电极P_(5)W_(30)/PAH相比,构筑在纳米线上的复合材料修饰电极P_(5)W_(30)/PAH/TiO_(2)展示了更好的电催化性能,采用安培检测测试其最低检出限为20.9μmol/L.这可能是因为TiO_(2)纳米线阵列独特的三维结构有利于离子的吸附且缩短了反应路径.

TiO_(2)纳米线的水热法制备及表征

以氢氧化钠、尿素与Ti片进行反应,再用盐酸浸泡并进行煅烧,以水热法制备合成的纳米颗粒,相对来说具有更大的比表面积和表面能的TiO_(2)纳米线,采用SEM、XRD研究了反应时间、尿素用量对TiO_(2)纳米线的表面形貌、表面化学成分、物相结构的影响。结果表明:尿素含量影响TiO_(2)团聚程度,随着尿素含量增加,出现明显锥形锐钛矿型,改变尿素的用量,从而实现对TiO_(2)中锐钛矿和金红石的相对含量的控制,进而对TiO_(2)纳米线的形貌产生影响;而反应时间则会影响纳米线长度,实验还发现,随着反应时间的加长,纳米线变得更加细长。

纳米TiO_2薄膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了以玻璃为基底具有高光催化活性,表面均匀、透明、无裂纹的纳米TiO2薄膜。研究了反应物配比对薄膜表面形貌、透光率和光催化活性的影响,确定了最佳反应物配比。采用扣除背景干扰的方法,利用甲基橙的降解率对TiO2薄膜的光催化性能进行了评价,对其透光率、光催化活性以及物相形貌进行了表征。结果表明,在最佳反应物配比条件下,所制备的TiO2薄膜表面光滑平整,粒径为纳米级且分布均匀,具有80%高透光率和99%高光催化活性。

Zr掺杂TiO_(2)纳米粒子的合成及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同含量Zr掺杂的纳米TiO_(2)粉体,通过XRD、SEM、UV-Vis、PL和光催化性能分析等对Zr掺杂TiO_(2)纳米粒子的各项性能进行了表征。结果表明,所有含量Zr掺杂的TiO_(2)纳米粒子的结构均为锐钛矿型,且衍射峰型较尖锐,无其他杂质峰出现,其纯度和结晶度均较高;分析晶胞参数发现,Zr成功地掺杂进入了TiO_(2)的晶格;未掺杂Zr的TiO_(2)纳米粒子颗粒分布不均匀,且尺寸大小偏差较大;掺入少量的Zr后,颗粒分散度得到了轻微改善,颗粒呈现出较为规则的球型,表面粗糙度稍有增加,当Zr含量为3%(质量分数)时,改善效果最佳;当Zr含量为5%(质量分数)时,过量的Zr会附着在TiO_(2)表面,从而导致其光滑性和分散性变差、表面活性降低;掺入不同含量Zr后的TiO_(2)纳米粒子的吸收边带均出现了轻微的红移现象,使得TiO_(2)纳米粒子对光的吸收能力增强,在可见光下的光催化性能得到提高;Zr的掺入使TiO_(2)纳米粒子的光生电子和空穴的复合得到了明显减弱,这有助于TiO_(2)纳米粒子光催化性能的提高;未掺杂Zr的TiO_(2)纳米粒子的降解效率在120 min时为12.3%,当Zr的含量为3%(质量分数)时,TiO_(2)纳米粒子的降解效率最高为87.3%,但Zr掺量较多时,光催化性能反而出现了轻微下降,由此可见,Zr的最佳掺量为3%(质量分数)。

基于碲化铋纳米线的长波红外光热电探测器

研究碲化铋(Bi_(2)Te_(3))光电探测器在长波红外波段的响应机制及性能提升策略对光电探测的发展具有重要意义。首先通过化学气相沉积(CVD)中生长温区的选择,实现了热力学主导的纳米结构形貌可控合成,其形状从三角形纳米片转变为纳米线。然后研究了Bi_(2)Te_(3)纳米线光电探测器在长波红外波段的响应,确定其响应机制由光热电效应主导。通过优化电极材料,将探测器响应度提升至17 V/W,噪声等效功率为0.22 nW·Hz^(-1/2);通过构造非对称电极结构,解决了微纳型光热电探测器在全局光照明下无响应电压输出的问题。此外,Bi_(2)Te_(3)纳米线光热电探测器响应时间为53μs,突破了传统热型光电探测器毫秒级响应速度的限制。与其他复杂的结构设计相比,Bi_(2)Te_(3)纳米线光电探测器有与之相当的性能,为二维材料光热电探测器的设计提供了新的思路。

MoS_(2)纳米薄膜及纳米线结构制备研究

使用射频磁控溅射法在硅和玻璃衬底上制备系列MoS_(2)纳米薄膜,并利用SEM、XRD对薄膜的表面形貌和微观结构进行表征,分析了衬底、功率和退火温度等制备条件对MoS_(2)纳米薄膜表面形貌及结晶状况的影响。研究结果表明:退火温度对薄膜的表面形貌的再次生长有明显作用,在溅射功率40 W、本底真空4.0×10^(-4) Pa、工作气压3 Pa、溅射时间4 h的条件下可以制备较为平整的MoS_(2)薄膜,尤其在退火温度300℃时MoS_(2)薄膜表面可以生长出直径约为50 nm、长度为1.8μm的纳米线。

金红石TiO_(2)纳米线忆阻器的制备及阻变存储机制

本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

TiO_(2)纳米线薄膜的水热法合成及其光催化性能研究

以钛箔为钛源和基底,NaOH为形貌控制剂,采用水热法制备TiO_(2)纳米线薄膜.通过调控NaOH溶液的浓度,研究了形貌控制剂用量对样品晶体结构、表面形貌、光催化性能的影响,并对TiO_(2)纳米线薄膜的形成机理进行了阐述.通过SEM、XRD对样品进行表征及光催化降解,实验结果表明:随着NaOH溶液浓度的增加,TiO_(2)纳米线薄膜的表面形貌和光催化活性也随之改变;当NaOH溶液浓度为1 M时,所制得的锐钛矿型TiO_(2)薄膜表面具有均匀的一维纳米线形貌;样品在紫外光下照射10 h后,甲基橙溶液的光催化降解率达到了90%.

用CuCl2为铜源高效制备形貌可控CuGeO3的研究

锗酸铜因具有自旋佩尔斯效应以及优异的储锂性能而受到广泛关注,普遍采用水热法制备锗酸铜。在制备过程中,利用Cu(CH3COO)2等弱酸盐促进水的电离来获取CuGeO3生长所需的OH–,这种操作方法虽然简单,但制备时间长、效率低。本研究采用强酸盐CuCl2取代弱酸盐Cu(CH3COO)2为铜源,调节前驱体溶液的pH,控制各晶面吸附能力及溶液过饱和度,实现高效制备CuGeO3纳米棒和CuGeO3六边形纳米片,将制备时间缩短至8 h。并在此基础上,添加一维结构导向剂乙二胺,在加速反应过程的同时限制CuGeO3的二维平面生长,高效制备了100 nm、200~300 nm、350~500 nm、400~700 nm、1~2μm和1~3μm六种不同尺寸、形貌均一的CuGeO3纳米线。

Ni纳米线的化学还原法可控制备

利用化学还原法制备了Ni纳米线,通过扫描电子显微镜（SEM）研究了制备参数（磁场强度、Ni 2＋离子浓度和反应温度）对Ni纳米线合成以及结构的影响。实验结果表明：磁场强度是影响Ni纳米线直径均匀性的关键因素。无外加磁场时所制得的产物为Ni纳米颗粒;当磁场强度达到0.25 T时,纳米线的长度较长,直径较均匀。Ni 2＋离子浓度决定着纳米线直径的大小。Ni 2＋浓度越低,直径越小。反应温度影响成核以及纳米线的表面形貌。当温度低于50℃时,溶液中没有纳米线生成,说明溶液没有反应;当反应温度在60~80℃范围内时,纳米线的表面均有明显的刺状结构;当温度高于85℃时,纳米线表面的刺状结构数目明显减少,形成了光滑的表面。

泡沫镍载Co(OH)_2纳米线的电化学电容性能

以无模板法制备了泡沫镍载Co(OH)2纳米线电极,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测了纳米线的表面形貌,利用X射线衍射(XRD)分析了Co(OH)2纳米线的结构,通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了电极的电化学电容性能.结果表明:Co(OH)2呈线状生长,其直径约为300nm,长度约为8～10μm,密集地生长在泡沫镍骨架上.电流密度为10mA·cm-2时电极的放电比容量高达677F·g-1,循环500次后比容量仍保持在574F·g-1,电化学阻抗测试其电荷传递电阻仅为0.23Ω,500次循环后电荷传递电阻仅增加0.03Ω.

基体形貌对钌铱氧化物电极电解析氯性能影响分析

通过碱性水热刻蚀法在钛基体表面获得了不同形貌的TiO_(2)中间层,从而提高钌铱氧化物电极的电化学活性。SEM结果显示,引入TiO_(2)中间层后,电极形貌由原来的龟裂状变为纳米片,纳米线等不同形貌的多层结构,且裂纹消失。线性扫描分析表明,电极的析氯电位由原来的1.171 V(vs.SCE)减小到1.162 V(vs.SCE),在2 mA·cm_(-2)和20 mA·cm_(-2)电流密度下的电势差由原来的0.516 V减小到了0.454 V,电极的电催化析氯性能显著提高。伏安电量计算结果显示,相比无中间层的钌铱氧化物电极,引入TiO_(2)纳米线中间层的电极的伏安电量提高了3.78倍(由3.83mC·cm_(-2)提高到了18.3mC·cm_(-2));同时电极的电荷传递阻抗也有所减小,电极电化学活性增大。通过引入不同形貌的TiO_(2)中间层.钌铱氧化物电极的析氯性能和电化学活性均有明显提高。

钛化合物文摘

摘要：利用水热合成法，制备出了高比表面积锐钛矿型TiO2纳米线，并用XRD，SEM，PL，UV-Vis等手段对纳米线的物相、微观形貌、结构和性能进行表征。结果表明：产物为锐钛矿型TiO2纳米线，纳米线直径约为几十纳米，长度可达几微米以上；