电化学沉积法制备ZnO厚膜工艺研究

X射线具有较高的光子能量,这使得其在ZnO材料中具有大的穿透深度,因此为了更有效地探测X射线,需要制备出微米甚至百微米厚度的ZnO膜。本文采用电化学沉积法快速制备14.85μm厚的ZnO膜。实验结果表明,沉积电势和电极材料会显著影响ZnO膜的沉积速率与表面形貌。随着沉积电势的升高,ZnO形貌由六角柱状结构变为片状结构,当电势过大时会有大量氢气生成,导致薄膜孔洞增加而无法成膜。使用金属Pt为阳极电极时,溶液会逐渐酸化,导致ZnO在沉积的同时也会溶解,当二者速率相一致时,ZnO膜厚便不再增加,因此不适合生长ZnO厚膜。而使用金属Zn为阳极电极时,溶液的pH值基本保持不变,更适合生长ZnO厚膜。使用金属Zn作为阳极电极,沉积电势为0.65 V,电解液浓度为0.4 mol/L时,实现了1 h生长14.85μm的ZnO厚膜。在5 V偏压下,基于ZnO厚膜的探测器对加速电压为40 kV的X射线的响应度可达66.8μC·Gy^(-1)·cm^(-2)。

空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的制备及太阳光下降解四环素的研究

采用水热法制备绣球状ZnO纳米微球,再以其为晶核,通过原位生长及氨的渗入腐蚀成功制备了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结光催化材料。采用SEM、TEM、XRD、XPS、BET及UV-VIS对样品的形貌、组织结构、成分、比表面积及光吸收等性能进行了表征。探讨了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料的形成机制,研究了空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料催化降解机理及四环素的降解过程。结果表明:尺寸均一、比面积大的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料不仅能实现宽窄带隙材料的有效杂化,促进材料对太阳光中可见光的利用,还能使光生电子及空穴分别转移至ZnO CB和MoS_(2)VB中,有效地分离了光生电子空穴,光催化性能最佳。在太阳光模拟器的照射下反应2 h之后,8 h合成的空心绣球状MoS_(2)/ZnS/ZnO异质结材料对四环素的降解效果最好,降解率高达91%。

利用木质素磺酸钠制备生物质炭/ZnO/ZnS三元复合材料及其吸附性能

以制浆造纸副产物木质素磺酸钠(Sodium lignosulfonate,SL)为碳源和硫源,与醋酸锌(Zn(Ac)_(2))反应制成有机/无机杂化材料,烧结后得到生物质炭(Biochar,BC)和ZnO/ZnS的复合材料,标记为BC/ZnO/ZnS。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等表征手段对BC复合材料的结构和形貌进行了分析,并充分研究了其吸附性能。结果表明,当SL与Zn(Ac)_(2)质量投料比为1∶2时,所制备的BC/ZnO/ZnS对有机污染物亚甲基蓝和阿莫西林具有最佳的去除性能,其最大吸附量分别达到166.11和185.53 mg·g^(-1)。

ZnS/ZnO异质结光催化剂的应用研究进展

ZnS和ZnO具有无毒、环境友好和制备简单等优点,并且常温下拥有优异的物理化学特性和催化活性,一直都是光催化领域研究的热点材料。然而,单一的ZnS和ZnO光催化剂表现出低的太阳能利用率、量子效率和光稳定性,极大地限制了它们的实际应用。ZnS与ZnO复合形成的ZnS/ZnO异质结不仅可以拓宽光吸收波长范围,而且能促进载流子的转移和空间分离,增强光催化活性和稳定性。该文介绍了半导体异质结(Ⅱ型异质结、Z型异质结和S型异质结)中载流子的转移路径及光催化机理;综述了ZnS/ZnO异质结在降解有机污染物、分解水产氢、CO_(2)还原领域中的应用研究进展;总结了ZnS/ZnO异质结光催化性能影响因素及提升策略;最后,提出了ZnS/ZnO异质结催化剂目前存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。

ZnO/Zn复配催化剂热分解4,4′-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯制备4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯的研究

考察了不同催化剂对4,4′-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(4,4′-MDC)催化分解制备4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4′-MDI)反应的催化性能,结果表明ZnO/Zn复配催化剂对该反应具有较高催化活性,并具有低温的反应特点。ZnO/Zn复配催化剂的最佳质量比为1∶1。对ZnO/Zn复配催化剂催化反应的工艺条件进行了优化实验,结果表明在催化剂用量为溶剂质量的1.6%,原料用量为溶剂质量的2.5%,反应温度250℃,反应时间80min的最优条件下,MDC的转化率达到99.2%,其中4,4′-MDI单体的产率为67.3%。

纳米Zn/ZnO复合结构的光催化活性

采用干法室温振动研磨的方法制备纳米Zn粉,纳米Zn水解制备纳米Zn/ZnO复合结构。光催化实验证明在太阳光和紫外光照射时,纳米Zn/ZnO复合结构具有优良的光催化性能。TEM检测表明,经11h研磨的Zn粉粒度分布在10～20nm之间,纳米Zn水解反应生成的固相产品,纳米ZnO与未完全反应的纳米Zn构成棒状与片状共存的独特结构,XRD分析表明产物中仅含有Zn和ZnO两种物质;UV-Vis谱显示纳米Zn/ZnO复合体在可见光区的吸收强度明显高于纳米ZnO颗粒,颗粒尺寸减小引起激子吸收峰蓝移,与体相材料相比纳米颗粒有更高的光催化氧化-还原能力。

热氧化纳米Zn制备ZnO厚膜及其气敏特性的研究

以激光 -感应复合加热法制备的纳米Zn为气敏基料 ,以蒸馏水为粘结剂 ,用空气电阻炉在 6 0 0℃氧化烧结 2h ,在Al2 O3 陶瓷管上制备了旁热式厚膜气敏元件。然后进行了XRD检测和SEM电镜观察 ,以静态配汽法作气敏性能的测试。结果表明 :ZnO形成了由纳米棒、纳米薄片组成的带空隙的厚膜 ,其颗粒形貌和膜结构能够承受气敏性能测试的温度冲击而保持稳定 ,对VOCs具有较好的气体敏感性。

ZnS/ZnO异质结构的制备及其光催化性能

以醋酸锌、硫脲为原料,采用简单的一步溶剂热法合成了花状Zn S微球,并分别在550、600和650℃下进行高温氧化处理,获得了Zn S/ZnO异质结构半导体材料。利用XRD、SEM、EDS、表面积分析仪、拉曼光谱仪和UV-Vis对材料的形貌、结构、比表面积和光学性质进行了测定,并以罗丹明B（Rh B）为模型污染物考察了样品的光催化性能。结果表明：原位合成的样品为立方相Zn S微球,经过550℃高温氧化1 h后,由于O原子的进入,生成少量ZnO,经过600℃高温氧化1 h后形成了Ⅱ型异质结构Zn S/ZnO,经过650℃高温氧化1 h后,样品基本上成为ZnO。随着高温氧化温度的升高,样品的禁带宽度整体呈下降趋势。光催化结果显示：Zn S/ZnO异质结构具备较优的光催化性能,紫外光照射40 min,Rh B降解率达到98.5%。

Zn/纳米棒阵列ZnO/聚噻吩复合电极的制备及光电化学性质

使用简单的水热法在锌片上生长ZnO纳米棒阵列,并用电化学共聚制备了ZnO纳米棒阵列与聚噻吩(Zn/ZnO/PTH)复合膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对ZnO的结构和形貌进行表征,XRD结果表明产物为六方纤锌矿型ZnO。SEM结果表明,在垂直锌片方向生长了包括纳米棒、纳米片、纳米线的表面光滑的ZnO纳米阵列,其中以纳米棒为主,其直径为30～100nm,长度>1μm。用光电流作用谱、光电流-电势图研究了Zn/ZnO/PTH电极的光电转换性质。结果表明,PTH修饰ZnO/Zn电极可使光电流产生波长发生明显红移,使其光电转换效率提高了4倍,填充因子FF=33%,光电转换效率η=1.25%。

多种ZnO纳米结构和ZnO/ZnS核壳结构的制备

以Zn(NO3)2.6H2O和CO(NH2)2为原料,采用均匀沉淀法,制备出了棒状、花状、球状纳米氧化锌(ZnO)。将ZnO微球体分散在Na2S溶液中,通过离子替代法,成功制备了ZnO/ZnS核壳结构。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段对ZnO纳米结构和ZnO/ZnS核壳结构的晶体结构和表面形貌进行了表征,初步探讨了纳米ZnO和ZnO/ZnS核壳结构的生长机理。根据测试结果得知,ZnO纳米棒呈现六方纤锌矿结构,随着Zn2+浓度逐渐增加,ZnO纳米结构形貌由单分散的棒状聚集成花状,最后演变成球形。ZnO/ZnS复合结构为内核ZnO,外面包覆一层ZnS的核壳结构。所有的纳米ZnO均具有相似的发光特点,ZnO/ZnS核壳结构的发光性能有了很大的改善。

ZnO/Zn/CNT三维多孔复合结构的制备及对甲基橙的无光催化降解

以碳纳米管(CNTs)、纳米ZnO/Zn复合粉体和造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球为原料,通过超声分散、真空抽滤、焙烧的方法制备ZnO/Zn/CNT三维多孔复合结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和拉曼光谱仪对样品的微观结构及成分进行表征.结果显示,样品内部存在大量的连通孔,ZnO/Zn复合粉体均匀分散于CNTs所构筑多孔结构的孔隙中.在多孔复合结构的制备过程中,ZnO晶体结构未发生变化也无杂质生成.多孔复合结构对模拟污染物甲基橙的暗室催化降解结果证明,由于独特的孔结构存在和ZnO与CNTs的协同作用,使得样品在80min时对甲基橙的降解率达99.9%.

Cu/Zn比对CuO/ZnO/ZrO_2催化CO_2加氢合成甲醇性能的影响

研究了不同Cu/Zn摩尔比对CO2加氢合成甲醇催化性能的影响。采用草酸凝胶共沉淀法制备了一系列不同Cu/Zn摩尔比的Cu O/Zn O/Zr O2催化剂,考察不同温度及Cu/Zn摩尔比对催化性能的影响,并结合X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、程序升温还原(H2-TPR)和程序升温脱附(H2/CO2-TPD)技术对催化剂的结构和性质进行表征。结果表明:适宜的Cu/Zn摩尔比可以提高催化剂的反应性能。在513 K,2.0 MPa,n(H2)/n(CO2)=3/1和GHSV=4 800 h-1反应条件下,当R(Cu/Zn)=4时,Cu O/Zn O/Zr O2催化剂反应性能最好,CO2转化率高达17.8%,甲醇选择性高达67.8%。

ZnS/ZnO纳米片组装的多孔微球的制备及光催化性能研究

将水热法制备的ZnS纳米球500℃下保温2h制备出由ZnS、ZnO纳米片组装的多孔微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见近红外分光光度计和紫外-可见分光光度计等对样品的形貌、结构和光学性能进行了表征。以甲基橙(MO)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。ZnS/ZnO异质结材料的带隙明显窄于ZnO,光催化活性得到提高;经60 min紫外光照射后,ZnS/ZnO异质结催化剂对MO的降解率为76%。最后分析和探讨了异质结催化剂的光催化机理。

热处理对ZnO∶Zn荧光薄膜结晶性能的影响

用热处理方法对电子束蒸发制备的ZnO∶Zn荧光薄膜分别进行400,600℃退火处理。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、光致发光光谱等方法,表征了ZnO∶Zn荧光薄膜的结构、成分、形貌、发光性能。在ZnO∶Zn荧光薄膜的X射线衍射谱和扫描电子显微镜照片中,可以看出经退火处理后结晶状况大大改善,多晶结构趋于规则,晶粒更加均匀且膜层结构更加致密。在ZnO∶Zn荧光薄膜的光致发光谱中,检测到490 nm处发光峰,认为一价氧空位(VO)充当发光中心,且薄膜的光致发光强度受热处理温度的影响很大。实验表明随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度提高,弥补了薄膜晶体表面的表面缺陷,薄膜的发光性能不断提高。

ZnO/Zn界面对纳米ZnO薄膜光学性质的影响

采用氧等离子体辅助电子束蒸发金属Zn后低温退火的方法制备纳米ZnO薄膜。利用X射线衍射(XRD)谱、拉曼(Ram an)谱、X射线光电子能谱(XPS)以及光致发光(PL)谱等手段,分析了退火温度及ZnO/Zn界面对样品的结构和发光性质的影响。Ram an结果表明随着退火温度的升高,界面模式(Es)振动减弱并向低波数方向移动。当退火温度为400℃时,界面振动消失,Zn全部转化成具有六方纤锌矿结构的ZnO,得到化学配比的纳米ZnO薄膜。PL谱表明,经400℃退火处理的样品紫外发射最强,发光性质最好。

ZnO:Al薄膜的组织结构与性能

用直流磁控反应溅射合金靶制备了ＺｎＯ薄膜，研究了衬底温度和退火温度对薄膜的结构及电学和光学性能的影响．衬底温度升高能改善薄膜的电学特性，其原因是薄膜晶粒尺寸的增大温度升高导致薄膜基本光学吸收边向短波移动，但对高透射区（４５０～８５０ｎｍ）的透射率影响不大．

Zn/ZnO纳米线电极的制备及其在柔性杂化太阳电池中的应用

低温下,采用水热法,在金属Zn片上制备了Zn/ZnO纳米线电极。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析结果表明,该ZnO为垂直于基底生长的纳米线结构,并由X射线衍射(XRD)分析得到进一步确认;在该Zn/ZnO电极上旋涂聚3-已基噻吩(P3HT)得到Zn/ZnO/P3HT杂化电极,紫外可见吸收光谱(UV-vis)表明P3HT的存在拓宽了电极的光响应范围;对Zn/P3HT和Zn/ZnO/P3HT电极进行荧光光谱(PL)测试,发现ZnO/P3HT杂化膜的荧光发射强度降低,说明光生激子在复合前即在ZnO/P3HT异质结界面处发生分离。在此基础上,制作了结构为Zn/ZnO/P3HT/PEDOT:PSS/ITO的柔性杂化太阳电池,于模拟太阳光(100mW/cm2)照射下测试该电池的光电性能:电池的开路电压Voc为334mV,短路电流密度Jsc为1.72mA/cm2,填充因子FF为0.39,光电转换效率η为0.22%。

花状ZnO/ZnS异质结构的简易合成、结构表征及光催化活性(英文)

采用简便的两步溶液相化学方法,在较低温度下(80℃),制备出了花状的ZnO/ZnS异质结构。分别利用X射线衍射、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见光谱仪等测试手段对所制备的样品进行表征,结果表明ZnO/ZnS异质结构是由花状ZnO纳米结构和ZnS纳米粒子组成。在光降解罗丹明B(RhB)的测试中,ZnO/ZnS异质结构样品体现出了比ZnO前驱物和商业P25光催化剂更高的光催化效率,这主要可归因于异质结构更有利于电子-空穴的有效分离。ZnO/ZnS光催化剂体现出良好的循环稳定性。

掺入SiO_2纳米颗粒对厚膜ZnO气敏传感器气敏性能的影响

利用丝网印刷技术,制备出掺入SiO2和未掺入SiO2的ZnO厚膜气敏传感器,测试对甲醇和乙醇的气敏性能,并用场发射扫描电子显微镜(FESEM)来分析表征气敏膜的微观形貌。结果表明SiO2的掺入有效地抑制了ZnO晶粒的长大。在工作温度为400～450℃时,SiO2的掺入显著提高了ZnO厚膜气敏传感器对甲醇和乙醇的敏感度,而在工作温度为200～350℃时,SiO2的掺入明显抑制了ZnO厚膜气敏传感器对甲醇和乙醇的敏感度。另外,SiO2的掺入使气敏传感器的响应时间显著延长了。最后,讨论了厚膜气敏传感器的气敏机理。

ZnO薄膜的制备及其性能

用脉冲激光沉积(PLD)法在SiO2基片上制备了ZnO薄膜和Zn1-xMnxO薄膜。X射线衍射、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计对ZnO薄膜的测试结果表明:薄膜具有(103)面的择优取向,表面比较平坦;SiO2基片上制备的薄膜在387nm附近存在明显的吸收边,且薄膜的吸收对基片温度变化不明显。通过对Zn1-xMnxO薄膜的吸收光谱分析得出:Mn离子的掺杂改变了ZnO薄膜的禁带宽度,随Mn离子的掺杂量的增加,薄膜禁带宽度增加;薄膜的光吸收也从直接跃迁过渡为间接跃迁过程。