p-n型NiWO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光解水析氢性能

采用水热/水浴两步法构筑了p-n型NiWO_(4)(NWO)/ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)异质结,研究了不同含量的NWO对ZIS物相组分、形貌结构、能带结构、光谱吸收及光解水析氢性能等的影响,并采用一系列表征手段探讨了NWO/ZIS异质结的光催化机理.结果表明,负载NWO后,ZIS物相组分及形貌结构未发生显著变化,两种材料界面接触紧密且分布均匀;在可见光辐照下,NWO/ZIS异质结光解水析氢性能得到了显著提升,其中,最佳样品NWO-35/ZIS析氢速率达到5204.8μmol·g^(-1)·h^(-1),为纯相ZIS(1566.4μmol·g^(-1)·h^(-1))的3.32倍;循环实验结果表明,NWO/ZIS样品具有很好的光稳定性;能带结构和光电子动力学表征结果证实了p-n型异质结内建电场驱动的光生载流子的传输机制.

p-n型CuO/α-Fe_2O_3复合半导体材料的制备与气敏性能研究

采用化学沉淀法制备了纯态CuO和α-Fe_2O_3颗粒,并采用沉积-沉淀法将p型半导体CuO负载到n型半导体α-Fe_2O_3表面,制备了p-n型复合半导体氧化物气体敏感材料CuO/α-Fe_2O_3.对所合成的材料进行了XRD、SEM、TEM和XPS表征.结果显示:负载量较低时,CuO高分散在α-Fe_2O_3载体表面,当负载量达到30%时,形成了新的CuFe_2O_4晶相;所合成的样品由粒径大小约10 nm的纳米颗粒组成.气敏性能测试结果显示:该材料在100℃的较低温度下,对CO的灵敏度相对纯α-Fe_2O_3提高了几十倍.

反应型P-N膨胀型阻燃剂的合成及其在棉织物中的应用

以三聚氯氰、亚磷酸三乙酯和丙三醇为原料,合成了一种反应型P-N膨胀型阻燃剂三氧代(3-磷酸二乙酯-5-氯-1-三嗪)丙三醇(TTCTG),采用FTIR、^(1)HNMR、^(31)PNMR、TG对其进行了表征。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧实验、TG、SEM测试了TTCTG对棉纤维(CF)的阻燃改性性能。结果表明,TTCTG的热稳定性良好。当TTCTG质量浓度为200 g/L时,阻燃整理后棉织物(TTCTG200-CF)的LOI为27.3%,阻燃等级可达国家标准B1级,同时仍能保持良好的力学性能。TTCTG在284℃便能促进棉织物快速分解成炭,700℃下的残炭率高达48.6%。TTCTG200-CF燃烧后,其表面形成了致密的膨胀炭层,TTCTG200-CF具有良好的阻燃性能。水洗20次后,TTCTG200-CF的阻燃等级仍可达B1级,LOI可达26.4%,TTCTG与棉纤维通过共价键相连而融为一体,赋予棉纤维优良持久的阻燃性能。

p-n型复合光催化剂降解甲基橙

本文在传统的n型Fe_2O_3上进行改性,与p型CaFe_2O_4进行复合,得到具有p-n异质效应的复合光催化剂,探究对偶氮染料甲基橙光催化降解效果。

球磨法制备p-n结型光催化剂NiO/TiO_2

本文采用n-TiO2粉末与p-NiO粉末按一定比例经球磨形成p-n结型NiO/TiO2光催化剂。研究了NiO的掺杂比及球磨时间对光催化活性的影响,并探讨了p-n结型NiO/TiO2光催化剂的催化机理。实验结果表明:球磨法制备的p-n结型NiO/TiO2光催化剂比纯TiO2粉末的催化活性均有所降低。在0-48小时内,当球磨时间为12h时,掺杂比为1‰的p-n结型NiO/TiO2光催化剂的活性最大,在紫外光降解20min时,其对Cr6+的降解率为20.63%,对NO-2的降解率为29.06%。

基于CuO-ZnO的低温固体氧化物燃料电池性能

制备具有优异离子导电性和低温高化学性能的电解质是固体氧化物燃料电池实际应用的重要发展方向.基于p型CuO和n型ZnO构建p-n半导体异质结材料,并将其作为电解质应用于低温固体氧化物燃料电池.制备了不同质量比例CuO-ZnO的电解质材料,并组装Ni_(0.8) Co_(0.15)Al_(0.05)LiO_(2-δ)/CuO-ZnO/Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)LiO_(2-δ)单电池进行性能测试.结果表明,基于纯ZnO电解质材料的燃料电池性能最低(在550℃开路电压为为0.8 V,最大功率密度为187.5mW/cm^(2)),复合质量比例为1∶9的燃料电池性能最为优异(在550℃开路电压为1.065V,瞬时最大功率密度为555mW/cm^(2)).通过对CuO-ZnO异质结复合材料的电化学阻抗分析,发现构建的p-n半导体异质结为离子传输提供了通道,提高了离子电导率.研究表明p-n型电解质复合材料在低温固体氧化物燃料电池的应用中具有很大潜力.

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO_2光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率(30%),引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池(p型和p-n型叠层器件)的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。

Ag_(3)PO_(4)/WO_(3)复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过原位沉淀法制备了Ag_(3)PO_(4)/WO_(3)复合光催化材料并用于降解盐酸四环素(TC),利用SEM、XRD、FTIR、XPS和UV-vis DRS等手段对合成材料的表观形貌、化学组成和分子结构等进行了表征,并以可见光下催化降解TC(10 mg/L)的效果来评价材料的光催化性能。与单一Ag3PO4和WO3相比,可见光照射60 min后,Ag_(3)PO_(4)/WO_(3)复合材料对TC具有更高的光降解性能,WO3质量分数为25%时性能最优,TC降解率达到最高84.82%,且经5次循环后仍具有较好的光催化活性。通过对自由基捕获试验以及对电子顺磁共振(ESR)光谱的分析,明确h+和O2·-为Ag_(3)PO_(4)/WO_(3)复合材料光催化降解TC过程中的主要活性物质,推断出Ag_(3)PO_(4)/WO_(3)复合材料为p-n型异质结光催化机理。

用含三嗪结构苯基磷酸酯的涤纶织物阻燃整理

为提高涤纶织物的阻燃性能和润湿性能,用2,4-二羟乙基胺-6-氯-1,3,5-三嗪与苯基磷酰二氯制备了含三嗪环的苯基磷酸酯结构的P-N型阻燃整理剂BPAT,并采用二浸二轧整理工艺对涤纶织物进行阻燃整理。通过比较整理前后织物的红外光谱、扫描电子显微镜照片、热力学数据、续燃和阴燃时间以及润湿角,讨论了BPAT整理对涤纶织物阻燃性能的影响。结果表明:BPAT可提高涤纶织物的残炭率超过3倍,降低织物燃烧的阴燃和续燃时间到0.2 s和6.2 s,对涤纶织物具有较好的阻燃效果;经10次水洗后,整理织物的阻燃性略有降低,但降低程度不大,整理织物具有一定的阻燃耐久性;整理后涤纶织物的润湿性能明显改善。

CaFe_(2)O_(4)/WO_(3)异质结光催化剂的制备及对亚甲基蓝的降解

通过水热合成和热处理相结合的方法制备p-n型CaFe_(2)O_(4)/WO_(3)异质结复合材料。采用XRD、SEM、TEM、EDS、BET及UV-Vis-DRS对材料结构和性能进行表征和测试,并研究了水溶性染料亚甲基蓝(Methylene blue)的光催化降解。结果表明:相对于单相WO_(3),p-n型CaFe_(2)O_(4)/WO_(3)复合材料的响应范围明显地扩展到更高波长的可见光区,能高效地实现光催化降解有机染料亚甲基蓝。CaFe_(2)O_(4)/WO_(3)质量比为5%的CaFe_(2)O_(4)/WO_(3)复合材料比表面积为19.7 m^(2)/g,孔径分布在20~150 nm之间;在模拟可见光降解50 mg/L的亚甲基蓝实验中,其在6 h内的降解率达到了90%,重复3次的光催化降解率仍有86%,降解反应速率常数k_(a)为0.180 h^(-1),显示出优异的光催化降解能力和循环稳定性。降解机理研究表明,WO_(3)和CaFe_(2)O_(4)之间的价带和导带关系满足能级匹配条件,可形成p-n型CaFe_(2)O_(4)/WO_(3)异质结,从而提高复合材料的光催化活性。

Bi_(2)Te_(3)块体的高压氢/氮气烧结与热电性能研究

采用自制高气压热处理系统在不同的压力和时间下,以高压氢气或氮气烧结的方法制备Bi_(2)Te_(3)块体。晶格和形貌的表征及热电性能测试结果表明:Bi_(2)Te_(3)块体在高压40MPa、H_(2)氛围下烧结后发生P-N型转变;由于H原子进入Bi_(2)Te_(3)晶胞或晶胞间隙,增加声子散射,降低热导率;样品Bi_(2)Te_(3)在高压40MPa、N_(2)氛围烧结后,电导率最大达到1265S/cm;样品Bi_(2)Te_(3)在高压65MPa、N_(2)氛围烧结后,室温下热电优值最大提高到0.6;高压氢气/氮气烧结是提高Bi_(2)Te_(3)块体热电性能的有效方法。

Ag-BiVO_4复合光催化剂的制备及其可见光光催化机理的研究

BiVO4是一种优良的可见光光催化剂,但是低电荷分离效率和表面吸附性差能严重地制约了其光催化活性的提高.我们通过简单易行的一步水热法制备了银-钒酸铋复合光催化剂(Ag-BiVO4).通过XRD、EDS、XPS、SEM、DRS、PL和BET等手段对其结构和光化学性质进行了详细表征.结果表明,银以Ag和Ag2O的形态存在于催化剂表面.在可见光照射下(λ≥420nm),以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子水杨酸(Salicylic acid,SA)为模型污染物,考察了Ag-BiVO4和BiVO4的光催化活性.结果表明:Ag的引入能有效提高BiVO4的可见光催化活性,当Ag掺杂量为1.44%时,其光催化效率最高.吸附实验表明Ag的存在极大地加强了RhB在光催化剂表面的吸附.进一步实验表明Ag2O和Ag的相互协同作用使Ag/Ag2O-BiVO4可见光催化活性得到显著提高,其中Ag2O因与BiVO4形成p-n型异质结对其催化活性起到主导作用.

ZnO基异质结紫外光发射器件研究进展

宽禁带半导体ZnO具有高达60 meV的激子束缚能,是一种极具潜力的短波长发光材料.在其p型掺杂存在巨大挑战的现状下,发展ZnO基异质结光发射器件不失为一种理想的选择.本文围绕p-n结型和MIS结型(金属-绝缘体-半导体)两类异质结构,介绍了ZnO紫外发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的研究进展.针对ZnO异质结LED/LD存在的问题(如:发光效率低、稳定性差),重点介绍了通过引入ZnO单晶纳米线和金属局域表面等离激元,以及采用表面钝化等方法,改善器件性能方面的研究工作.