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%。

ZnO/TiO_(2)核-壳纳米结构的低温制备及其光电性能研究

ZnO因其自身的高电荷复合、化学性质活泼,导致其应用受到限制,通过表面修饰进行复合可实现电子-空穴的分离并提高其化学稳定性。以二水合醋酸锌、六水合硝酸锌、六氟钛酸铵为原料,采用溶胶-凝胶、水热和液相沉积相结合的方法,在低温条件下制备出ZnO/TiO_(2)单异质结。采用XRD、SEM、EDS、TEM、PL等对样品进行表征并对其光电性能进行测试。结果表明,在沉积时间为20 min时,ZnO/TiO_(2)核-壳结构形貌最规整,其中ZnO直径约115 nm,TiO_(2)薄膜厚度约7.6 nm;TiO_(2)的负载,降低了电极中光生电荷的复合,提高了ZnO对光子的收集能力,光电流密度提升大约10倍,达到0.21μA/cm^(2),表现出优异的光电化学性能。

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。

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。

ZnO/ZnS异质结构纳米棒的制备及性能研究

本文利用低温二步水热法在ITO玻璃衬底上制备了ZnO/ZnS异质结构纳米棒,研究和比较了Zn O纳米棒和ZnO/ZnS异质结构纳米棒的形貌,结构和光学等特性。结果表明:未掺杂的ZnO纳米棒具有明显的六角结构表面,良好的晶体结构和c轴生长取向;ZnO/ZnS异质结构纳米棒的形貌和光学性质都发生了变化,纳米棒直径变化范围大,六角结构表面六边形不规则,且引入了较多的深能级缺陷。

ZnO/ZnS异质结构改性生物炭自然光增强吸附水中亚甲基蓝

以玉米秸秆为原料,硫酸锌为改性剂,采用一步热解法制备了ZnO/ZnS异质结构改性生物炭(MBC),并将其用于自然光增强吸附水中亚甲基蓝。表征结果显示:与未改性生物炭相比,MBC的比表面积显著增大,ZnO/ZnS异质结构颗粒均匀分布在其表面。实验结果表明:自然光可增强MBC对亚甲基蓝的吸附能力,600℃热解制备的MBC(MBC600)性能最佳;自然光下,初始质量浓度为10 mg/L、pH约为7的亚甲基蓝水溶液经MBC600处理240 min后,COD和色度均降为0;吸附过程更符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型;重复使用5次后,MBC600对亚甲基蓝的去除率仍保持在95%以上。

ZnO/ZnS异质结构纳米材料的制备及其光催化还原Cr(VI)的研究

伴随着全球经济的高速发展,能源短缺和环境恶化问题引来了诸多的关注,就目前的研究结果来说,利用太阳能进行光催化还原是最好的解决途径,而宽禁带半导体ZnO是一直被人们广泛关注的光催化材料。本研究采用化学沉淀法制备得到花状ZnO,并以其为基底成功制得复合的ZnO/ZnS异质结构纳米材料。采用XRD、SEM、PL等一系列表征手段,研究了ZnO/ZnS复合纳米材料的晶相结构、形貌以及其光生载流子的分离效率,并测试了ZnO/ZnS复合纳米材料在全光照射下对Cr(VI)的光还原能力。研究结果表明,制得的ZnO/ZnS复合光催化剂在光照90min后对Cr(VI)的还原率高达97%,是纯相ZnO的1.3倍。

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。

CdS/ZnO异质结构材料的光生电荷性质

CdS纳米材料由于具有良好的可见光光电性质而成为太阳能利用研究中的热点[1],特别是近年来对CdS进行修饰和改性构成具有异质界面的复合材料,能够提高光生电荷的分离效率,减缓光腐蚀,

应力对ZnO/Si异质结构的光致发光的影响(英文)

研究了ZnO薄膜中应力对发光的影响.实验样品为ZnO体单晶、在Si基片上直接生长的ZnO薄膜以及通过SiC过渡层在Si基片上生长的ZnO薄膜.测量了这三种样品的X射线衍射图形、喇曼光谱和光致发光光谱.由X射线衍射图形可以看出,由于SiC过渡层缓解了ZnO与Si之间的晶格失配,使得通过SiC过渡层在Si上生长的ZnO薄膜的结晶质量好于直接在Si上生长的ZnO薄膜的质量.进一步通过喇曼谱测量发现,与ZnO体单晶相比,直接在Si上生长的ZnO薄膜的E2(high)峰红移1.9cm-1,根据喇曼谱峰位移与应力的关系可以推出薄膜中存在0.4GPa的张应力;而通过SiC过渡层在Si上生长的ZnO薄膜的E2(high)峰红移0.9cm-1,对应着0.2GPa的张应力.对照X射线衍射图形的结果可以看出,薄膜中张应力的大小与薄膜的结晶质量密切相关,表明张应力来源于外延层和基片间的晶格失配,晶格失配越大,外延层中产生的张应力越大.有无SiC过渡层的两种薄膜样品的PL光谱中都存在紫外和绿光两种谱带,随样品热处理时氧气分压增加,两种样品都出现绿光增强的相似的变化规律,但有SiC过渡层的样品的变化幅度较小.这一结果说明,绿色发光中心与薄膜的质量,也就是与薄膜中存在的张应力大小有关.在以往研究中得出的非故意掺杂ZnO薄膜的绿色发光中心来源于氧反位缺陷(OZn),文中研究的结果正好可以解释氧反位缺陷形成的原因.由于薄膜中存在张应力,使得样品的能量升高,其结果必然会产生缺陷来释放张应力,以便降低系统能量.而氧离子半径大于锌离子半径,氧替位锌有利于释放张应力,也就是说,在存在张应力的情况下,OZn的形成能降低.这一结果进一步证明Si上生长的ZnO薄膜中的绿色发光中心与氧反位缺陷有关.

Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜和MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

报道了利用等离子辅助分子束外延技术 ,在蓝宝石 c平面上外延生长的 Mgx Zn1 - x O单晶薄膜以及 Mg Zn O/Zn O异质结构的光学性质 .室温下随着 Mg浓度增加 ,合金薄膜样品的发光峰与吸收边均向高能侧移动 .研究了样品紫外发光的起因 ,将 Mgx Zn1 - x O合金薄膜的发光归结为束缚激子的复合 .在 Mg0 .0 8Zn0 .92 O/ Zn O样品中 ,观察到了分别来自于 Zn O层和 Mg Zn O盖层的发光和吸收 ,并将其归因于来自 Zn O层的自由激子和 Mg Zn

一维ZnO/Zn_(2.33)Sb_(0.67)O_4纳米异质结构的制备及气敏特性

为获得高气敏性能的新型材料,利用热蒸发方法,首次成功制备了ZnO/Zn2.33Sb0.67O4一维纳米异质结构。通过XRD、SEM、TEM对其微观结构进行表征,研究退火温度、药品用量及生长时间对产物的影响。结果表明:与ZnO纳米纤维相比,ZnO/Zn2.33Sb0.67O4异质结构对乙醇气体表现出增强特性。合成的纳米异质结构在气敏传感器方面具有巨大潜力。

MgZnO/ZnO异质结构的发光性质研究

本文利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)技术在蓝宝石(Al_2O_3)衬底上生长了Mg_(0.12)Zn_(0.88)O(100nm)/ZnO(20nm)/Mg_(0.12)Zn_(0.88)O(40nm)异质结构,测得样品的X射线衍射谱表明,在34.56°的位置出现很强的(002)方向衍射峰,其半高宽度为0.20°,比Mg_(0.12)Zn_(0.88)O合金薄膜的半高宽度0.15°明显展宽。通过光致发光谱研究了MgZnO/ZnO/MgZnO异质结构的光学性质,室温下测得在370nm(3.35eV)位置有很强的紫外发光,而在348nm(3.56eV)的位置处有一个较弱的发光,这两个峰分别被归结于来自ZnO层和MgZnO盖层的发光。室温下的吸收光谱中,在上述两个峰的位置附近分别存在很明显的吸收,指示了带边吸收来自于MgZnO和ZnO两种材料。通过变温发光谱研究了异质结构中载流子弛豫、复合的规律。随着温度增加,来自于ZnO层和MgZnO层的发光强度比增加,这归结为MgZnO/ZnO异质结构存在界面势垒所致。

ZnO／SiC／Si异质结构的特性

用MOCVD方法在P型单晶Si(100)基片上外延SiC层,再用直流溅射在SiC层上生长ZnO薄膜,制备出 ZnO／SiC／Si异质结构,用XRD和AFM分析了ZnO／SiC／Si和ZnO／Si异质结构中表层ZnO的结构和形貌的差别,研究了这种异质结构的特性．结果表明,在Si(100)基片上外延生长出的是高取向、高结晶质量的SiC(100)层．这个SiC层缓冲层使在Si基片上外延生长出了高质量ZnO薄膜,因为ZnO与SiC的晶格失配比ZnO与Si的晶格失配更低．

ZnO基半导体异质结构纳米材料的可控合成及光学性能研究

为了能细致的研究ZnO基半导体异质结构纳米材料的实用价值,采用实验方式制作功效不同的ZnO异质结构纳米材料,并对该材料的可控合成过程及光电学性能进行研究。首先,采用化学溶液法制备尺寸可控的ZnO纳米球团聚体,以间接法提取高纯度ZnO粉体作为制作复合颜料的基体;其次,在ZnO粉体中加入适量的纳米SiO_2颗粒,构成二者混合粉体,高温下用纳米SiO_2颗粒对混合粉体进行良好包裹并充分发生固相反应;最后形成ZnO基异质结构纳米材料Zn_2SiO_4,并对该异质结构材料的可控合成过程进行分析。实验结果表明,不同热处理温度下ZnO基半导体异质结构纳米材料对太阳辐射吸收率不同,且当Zn_2SiO_4含量增加的时,该纳米材料对应的光学性能随着发生明显的改变。

碳纤维表面ZnS/ZnO纳米阵列结构调控及宽频微波吸收性能

为增强碳纤维表面的界面极化效应,设计制备了一种轻薄且柔性的ZnS/ZnO修饰碳纤维(CC)高性能电磁波吸收材料,研究了异质界面极化作用对微波吸收性能的影响。结果表明:随着ZnO硫化时间的延长,ZnO和ZnS的异质界面的面积会出现先增加后减小的趋势,并且异质界面的面积变化会对界面极化效应产生较大的影响;当硫化时间为8 h时,CC@ZnS/ZnO复合材料中ZnS和ZnO的比例接近于1∶1(比值为1.30),此时异质界面的面积达到最大值,从而产生强的极化作用,提高了复合材料的电磁波吸收性能;CC@ZnS/ZnO-8的最小反射损耗为-48.6 dB,有效吸收带宽达到7.3 GHz(10.7~18.0 GHz)。

ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能

通过选择性腐蚀ZnO纳米棒,在p型Si衬底上低温合成了ZnO纳米管阵列,构成ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构(n-ZnONT/p-Si).ZnO纳米管阵列光致发光谱显示,在378 nm处出现了很强的紫外发射峰,而在500 nm左右有一个较宽的绿色发光峰,表明ZnO纳米管具有较好的结晶性.电流-电压曲线显示,n-ZnONT/p-Si异质结构在光暗两种条件下都表现出了较好的整流特性.在紫外光照射下,反向偏压区电流出现了较大的变化,反映出n-ZnONT/p-Si异质结构有较强的紫外光响应,有望成为潜在的紫外光探测器件.

两步法合成ZnO／TiO2异质结构

采用电纺和水热处理两步法,通过水热后处理在电纺的TiO2纤维上生长了ZnO二级结构,制备了ZnO/TiO2异质结构的复合材料,并研究了反应时间对ZnO生长的影响。采用SEM,TEM对异质结构的微观结构进行了表征,XRD对ZnO/TiO2进行了物相分析。

纺锤状ZnO/还原氧化石墨烯异质结构及其微波吸收性能

目的调节石墨烯的电磁匹配,以实现最优的微波吸收性能。方法通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯GO,以六水合硝酸锌、双六甲撑三胺、氧化石墨烯为原料,采用水热法在140℃获得了具有异质结构的包裹r-GO的纺锤状ZnO棒(S-ZnO/r-GO)。通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)测试,分别对S-ZnO/r-GO的组成成分、形貌特征以及微观结构进行了表征,同时采用同轴法,通过矢量网络分析仪测试分析了不同填充浓度下S-ZnO/r-GO复合材料在2~18 GHz范围内的电磁特性,并通过计算得到了材料的微波反射率损耗。结果尺寸均匀且相互交织的纺锤状ZnO棒被大量褶皱的还原氧化石墨烯所包覆,构建了一种相互连接的三维交织结构。纺锤状ZnO的引入以及三维结构的建立,明显改善了S-ZnO/r-GO异质结构在2~18 GHz频率范围内的电磁特性和微波响应。在厚度为2.0 mm,频率为14.8 GHz处,最大反射率损耗值达到−40 dB,有效吸收带宽几乎覆盖整个Ku波段。结论纺锤状ZnO/r-GO复合材料表现出优异的微波吸收性能和较宽的有效吸收频段,具有一定的应用前景。

AlN/ZnO(001)异质结构光催化性能的第一性原理研究

基于第一性原理计算的方法研究了AlN、ZnO和由AlN(001)、ZnO(001)面形成的异质结构的光催化性质。研究结果表明,本征AlN和ZnO在可见光区域没有吸收,异质结构在紫外和可见光区域都表现出较强的光吸收,说明形成复合结构可以有效提高AlN和ZnO在可见光区域的光催化效率。