Zn掺杂KBiFe2O5的合成及性能研究

近年来,钙铁石结构材料KBiFe2O5 (简写为KBFO)因其多铁特性而得到人们的关注,其带隙约为1.6 eV,成为了继室温单相多铁材料铁酸铋之后的另一类铁电光伏候选材料。本工作利用溶胶–凝胶法(sol-gel)制备了Zn掺杂的KBFO材料,研究Zn掺杂对KBFO材料的结构和物性的影响。研究结果表明,掺杂使样品的结构发生轻微的畸变,其磁学性能和光学带隙在掺杂量为5%变化最明显。本工作对进一步理解KBiFe2O5材料的带隙结构、磁性、电特性及其调控提供实验参考。

Zn掺杂Z形GaN纳米线的制备及表征

本文以氧化镓、氧化锌和氨气为原料,通过常压化学气相沉积法(APCVD)在Au/Si(100)衬底上成功生长出了Zn掺杂的"Z"形GaN纳米线。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光谱(PL)等测试方法对样品的形貌、晶体结构及光学性质进行了表征。结果表明:在温度为950℃,氧化镓和氧化锌的质量比为8∶1的条件下,制备出的Zn掺杂Z形GaN单晶纳米线直径为70 nm、长度为数十个微米,生长机理遵循VLS机制。Zn元素的掺杂使GaN纳米线在420 nm处出现了光致发光峰,发光性能有所改善。

碳热还原法制备Zn掺杂的LiFePO_4及其电化学性能(英文)

利用碳热还原法制备了LiFePO_4/C以及Zn掺杂的LiFePO_4/C.通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对其物化性质进行了分析.结果表明:少量Zn掺杂不改变LiFePO_4的晶体结构.在充放电过程中,Zn^(2+)可以减少晶体体积收缩,为锂离子的扩散提供较大的空间,使其充放电性能特别是较高倍率下的循环特性得到提高.

Zn掺杂对MgB_2电子结构及超导转变温度的影响

建立Zn掺杂含量不同的6个MgB2模型Mg1-xZnxB2(x=0,1/18,1/16,1/12,1/8,1/6),对模型进行参数优化,分析Zn掺杂对MgB2几何构型的影响;计算纯MgB2和x为1/6,1/8,1/12时掺杂模型的能带结构和态密度,对得到的结果进行分析和处理,并指出Zn掺杂时MgB2超导临界转变温度Tc变化的大致规律。根据强耦合BCS理论的Mc-Millan公式,推导第一性原理计算公式,计算Zn掺杂MgB2的超导临界转变温度Tc。

Zn掺杂TiO_2纳米管的制备与光催化活性

采用浸渍法制备了Zn掺杂的TiO2纳米管,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对TiO2纳米管薄膜的结构与性能进行了表征,研究了Zn2+浓度、浸渍时间、循环次数等因素对TiO2纳米管薄膜结构、形貌与光催化性能的影响。结果表明,TiO2纳米管薄膜的光吸收随着浸渍Zn(NO3)2溶液浓度的升高先增强后减弱,在溶液浓度为0.1 mol/L时制备的TiO2纳米管薄膜光吸收最好;其光催化活性随着浸渍Zn(NO3)2溶液浓度的升高而先升高后减小,浸渍Zn(NO3)2溶液浓度为0.1 mol/L时制备的TiO2纳米管薄膜光催化效果最好,在紫外光照射120 min时达到了91.5%。

Zn掺杂改性TiO_2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。

Zn掺杂TiO_2薄膜紫外探测器及其光电性能研究

采用射频磁控溅射的方法制备Zn掺杂TiO2薄膜,用XRD、SEM和UV-Vis分别表征TiO2薄膜的晶体结构、表面形貌及其紫外-可见光吸收谱。并用此材料制备Au/TiO2/Au结构MSM光电导型薄膜紫外光探测器,研究其光电特性。实验结果表明,Zn掺杂TiO2紫外探测器在250nm、5V偏压紫外光照下光电流约为500μA,其响应度为100A/W,平均暗电流约为0.5μA;由于ZnO/TiO2复合薄膜之间的费米能级不同而形成的内建电场作用,减少了产生的光生电子与空穴的复合,得到较强的光电流。且其光响应的上升迟豫时间约为22s,下降响应时间约为80s;响应时间较长是由于广泛分布于薄膜中的缺陷而造成的。结果表明Zn掺杂TiO2可作为一种良好的紫外探测材料。

Zn掺杂对SnO_2棒状晶湿敏陶瓷湿敏特性影响研究

采用共沉淀法制备出SnO_2棒状晶湿敏粉体,分析了Zn掺杂对材料湿敏性能的影响,研究了材料的复阻抗特性和频率特性。实验结果表明,Zn的添加量对材料的微结构和湿敏特性都具有较大影响。适当的Zn掺杂可使材料具有棒状晶粒的微结构和较好的湿敏性能,频率特性表明该材料具有较好的频率响应。

Zn掺杂二维层状δ-Bi2O3纳米片的光催化固氮性能研究

通过掺杂修饰催化剂形成捕获陷阱,可以有效抑制光生载流子的复合,获得高效的光催化固氮效率。以Bi(NO3)3·5H2O、Zn(CH3COO)2为原料,采用溶剂热法制备了Zn掺杂的δ-Bi2O3光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-VisDRS)等表征手段对其形貌、元素组成、光吸收等性质进行表征。结果表明,利用这种简单的水热合成方法获得2D薄层状结构的Zn-δ-Bi2O3。在常温常压下,研究了Zn-δ-Bi2O3的光催化固氮性能,并考察了Zn的添加量对光催化固氮活性的影响。结果表明,可见光照射3 h, 4wt%Zn-δ-Bi2O3的氨生成量可达301.6μmol·L^–1。采用荧光、光电流、光阻抗等手段探讨了光催化固氮机理,发现掺杂Zn不仅可以促进价带和导带的轨道杂化,拓宽可见光的利用范围,而且可以在δ-Bi2O3表面形成陷阱,降低光生电子和空穴的复合速率,从而提高光催化固氮效率。

Zn掺杂β-Ga_2O_3薄膜的制备和特性研究(英文)

β-Ga2O3是一种宽带隙半导体材料,能带宽度Eg≈5.0eV,在光学和光电子学领域有广泛的应用.用射频磁控溅射方法在Si衬底和远紫外光学石英玻璃衬底制备了本征β-Ga2O3薄膜及Zn掺杂β-Ga2O3薄膜,用紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、荧光分光光度计对本征β-Ga2O3薄膜及Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的光学透过、光学吸收、结构和光致发光进行了测量,研究了Zn掺杂和热退火对薄膜结构和光学性质的影响.退火后的β-Ga2O3薄膜为多晶结构,与本征β-Ga2O3薄膜相比,Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的β-Ga2O3(111)衍射峰强度变小,结晶性变差,衍射峰位从35.69°减小至35.66°.退火后的Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的光学带隙变窄,光学透过降低,光学吸收增强,出现了近边吸收,薄膜的紫外、蓝光及绿光发射增强.表明退火后Zn掺杂β-Ga2O3薄膜中的Zn原子被激活充当受主.

Zn掺杂g-C_3N_4的制备及其可见光催化性能研究

以三聚氰胺为前驱体,采用热聚合法在马弗炉中制取了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)催化剂;然后以含有一定质量ZnCl2的三聚氰胺为前驱体,采用相同的方法制备了Zn/g-C_3N_4复合催化剂。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、电子扫描显微镜(SEM)对制备的样品进行了表征,通过可见光催化降解亚甲基蓝溶液(MB)实验研究了Zn掺杂浓度对光催化活性的影响。实验结果表明,掺杂量为0.5%的Zn/g-C_3N_4效果最好。同时探索了亚甲基蓝浓度、催化剂用量、反应温度等对复合催化剂光催化性能的影响。

Zn掺杂对GdMnO体系的晶体结构影响

系统研究了Gd（1-x）ZnxMnO3（x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）体系的结构。结果表明,实验样品具有正交对称性结构。当Zn掺杂浓度x≤0.4时,随着Zn掺杂浓度的增加,晶格常数b、c减小,而晶格常数a增大,晶胞体积逐渐减小;当掺杂浓度x≥0.6时,Zn掺杂浓度的增加,晶格常数b、c增大,而晶格常数a减小,晶胞体积逐渐增大。计算表明Gd（1-x）ZnxMnO3系列化合物的容忍因子在0.76~0.92范围,可以形成稳定的钙钛矿结构。

Zn掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算了Zn掺杂及O空位存在时锐钛矿相TiO2的能带结构、电子态密度、电荷布居和吸收光谱。结果表明:Zn掺杂锐钛矿相TiO2为间接带隙半导体,O空位的存在会引起导带和价带底下移;Zn原子的3d轨道主要对TiO2的价带底有贡献;Zn掺杂使锐钛矿相TiO2在大部分可见光区的光吸收能力增强,并使其在紫外光区发生蓝移;而O空位的存在削弱了其在可见光区的光吸收能力,并增大了其在紫外光区的蓝移程度。

基于硅纳米孔柱阵列的Zn掺杂CdS纳米晶光学特性研究

利用化学水浴法在硅纳米孔柱陈列(Si-NPA)上沉积了硫化镉(CdS)纳米晶,制得硫化镉/硅纳米孔柱阵列(CdS/Si-NPA)纳米异质结,并对非掺杂和锌(Zn)掺杂CdS/Si-NPA进行表征。研究结果表明:CdS/Si-NPA的结构保持了Si-NPA的规则阵列结构,通过加入一定量的氯化锌,实现了Zn对CdS的掺杂,Zn掺杂后的CdS晶粒大小由约18.1nm减小为约17.6nm,Zn的掺入导致了CdS/Si-NPA的光学带隙由约2.45eV增大到约2.49eV,Zn的掺杂能有效调控CdS带隙。

Al、Zn掺杂Y-NiOOH的制备、结构与电化学性能

目前镍基碱性二次电池正极活性物质广泛采用的β-Ni（OH）2存在比容量偏低、不能或不适合与单质锌直^11接搭配制作一次或二次锌镍电池等缺点，因此，合成充电态高比容量的NiOOH具有重要意义。Al、Zn等掺杂改性的α-Ni（OH）2在强碱性电解质中稳定，充放电可逆性好，质量比容量可达400mAh／g以上，如果直接合成其氧化态物质γ-NiOOH，有望获得较好的电性能，从而为镍基碱性电池提供一种新型的正极活性材料。

Nd:YAG连续激光诱导下InP的Zn掺杂

Nd:YAG连续激光辐照在表面蒸有Zn薄膜的n-InP片上,用激光诱导的方法实现Zn在InP中掺杂。形成PN结。用电化学C-V方法和扫描电子显微镜对辐照后的样品进行分析研究,给出激光辐照功率、辐照时间等工艺参数对结深、浓度分布影响.在n-InP片表面得到受主浓度分布均匀、高掺杂（～1019cm-3）、浅结（～1μm）的P-InP。初步分析其掺杂机理是激光诱导下所形成的合金结过程。

用Zn掺杂和热处理改善SnS薄膜的电学特性

用质量比为1%∶0.2%(质量分数)的Sn、S混合粉末在玻璃衬底上热蒸发沉积SnS薄膜,氮气保护下对薄膜进行350℃、40min热处理后,得到简单正交晶系SnS多晶薄膜,薄膜的电阻率为103Ω.cm,选择2%和4%(质量分数)的Zn掺杂来改善SnS薄膜的导电性。研究表明,SnS∶Zn薄膜最有效的热处理条件为300℃、40min,掺Zn后薄膜的物相结构转为简单正交和面心正交晶系混合相,SnS∶Zn薄膜(2%和4%(质量分数))的电阻率在1.8528×10-3～4.944×10-4Ω.cm之间,导电类型为N型。薄膜中Sn和S分别呈+2和-2价,Zn显示+2价,以间隙和替位两种状态存在于SnS中,对薄膜导电性起改善作用的是间隙态的Zn离子。

Zn掺杂SnS薄膜的表征及光学特性

真空共蒸发制备掺Zn(2%,4%(质量比))的SnS薄膜。研究热处理对Zn掺杂SnS薄膜的结构、表面形貌、化学组分及光学特性的影响。实验给出2%掺Zn薄膜经300℃,40 min热处理后,得到正交晶系的SnS多晶薄膜。掺Zn可一定程度抑制薄膜中S的损失,使薄膜体内Sn∶S元素化学计量得到改善,从未掺Zn的Sn∶S比为1.90∶1降到1.38∶1(2%)及1.36∶1(4%)。掺Zn后SnS薄膜的吸收边都发生红移,光吸收系数高达105cm-1。未掺Zn薄膜的直接光学带隙1.95 eV,掺Zn是1.375 eV(2%)和1.379 eV(4%)。Sn和S在薄膜中分别呈+2和-2价态,Zn以间隙和替位两种状态存在。

Zn掺杂Sn_2S_3薄膜的特性

高纯Sn和S粉按1∶0.41%(质量分数)配比,均匀掺入9%(质量分数)的高纯Zn粉,单源共蒸发沉积薄膜后再进行热处理,得到Sn2S3∶Zn薄膜。XRD分析显示,380℃,55min热处理得到简单正交晶系的纯Sn2S3薄膜。掺Zn 9%(质量分数)的薄膜经370℃热处理15min得到的薄膜仍属简单正交晶系。掺Zn后Sn2S3薄膜的表面均匀和致密性变好,平均晶粒尺寸从未掺Zn时的35.69nm增加到58.80nm。Sn2S3薄膜的导电类型均为N型,掺Zn后薄膜的电阻率为60.5(Ω·cm),比未掺杂时降低1个数量级。Sn2S3薄膜的直接光学带隙为1.85eV,本征吸收边为551nm;Sn2S3∶Zn 9%(质量分数)薄膜的光学带隙1.41eV,本征吸收边873nm发生红移,Sn2S3薄膜的光吸收系数均达到105cm-1。

Zn掺杂锐钛矿TiO_2的电子结构及光学性质的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Zn掺杂锐钛矿TiO_2进行了结构优化,并对掺杂前后的能带结构、电子态密度和吸收光谱进行了计算。研究表明:Zn掺杂锐钛矿TiO_2体系为间接带隙半导体,在价带顶部引入了杂质能级,杂质能级主要由O-2p轨道和Zn-3d轨道贡献,杂质能级的引入增强了TiO_2对可见光区的响应,增大TiO_2的光吸收范围。实验结果表明:Zn掺杂使锐钛矿TiO_2吸收边红移,并能增强TiO_2的光电效应,可用于材料的光阴极保护。