Al掺杂硫铟锌光催化剂的制备综合实验教学设计与实践

结合化学工程与工艺专业人才培养方案和实践教学体系的要求,设计了硫铟锌(ZnIn2S4)基光催化剂的制备综合性实验。实验采用溶剂热法制备了Al掺杂硫铟锌光催化剂,系统地表征分析了光催化剂的晶体结构、形貌以及光电化学特性。该实验是将典型的科研成果转化为实验教学内容,有助于学生了解该领域的前沿科学成果和研究方法,掌握光催化剂的制备技术,进而深入理解光电化学性能相关专业理论知识。科研反哺教学有利于创新实验教学内容,激发和培养学生的创新意识和专业综合实践能力。

二硒化锡纳米片的制备及其储钠行为研究

二硒化锡(SnSe_(2))作为典型的过渡金属硫族化合物,在太阳能电池、超级电容器及光伏器件等领域表现出优异的性能。以五水四氯化锡(SnCl4·5H2O)和二氧化硒(SeO_(2))为原料,采用溶剂热法分别制备了两种SnSe_(2)纳米片(SnSe_(2)-OAm(油胺为溶剂)和SnSe_(2)-OAc(油酸为溶剂)),通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和显微共焦激光拉曼光谱仪等对SnSe_(2)-OAm和SnSe_(2)-OAc的结构、形貌进行了表征,并测试了其在钠离子电池中的储钠行为。结果表明,与SnSe_(2)-OAc相比,SnSe_(2)-OAm具有较薄的纳米片状结构,因而更有利于电子的传输。与基于SnSe_(2)-OAc的扣式半电池相比,基于SnSe_(2)-OAm的扣式半电池具有更小的电荷转移电阻(约为238Ω)和更高的初始容量(191 mAh/g),因此SnSe_(2)-OAm是具有潜在应用价值的钠离子电池负极材料。

过渡金属硫化物纳米晶的溶剂热合成与表征

以硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)、硝酸铁(Fe(NO_3)_3·6H_2O)和硫脲为原料,在同一混合溶剂(乙二醇和水)中通过控制两种溶剂的比例(1:2;4:1),利用溶剂热法在180℃分别恒温制备了硫化钴(CoS_(1.097))和硫化铁(Fe_3S_4)两种纳米晶.用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对样品组成、粒径和表面形貌进行了表征,荧光光谱对其荧光性质进行了测量.结果表明,所得样品分别为六方相的CoS_(1.097)和立方相的Fe_3S_4纳米粉末.在此基础上,时影响两种纳米晶形成的主要因素进行了初步的分析和讨论.

球状硫化镍的制备及表征

文章通过溶剂热法合成了简单六方晶形的球状硫化镍,考察了各反应参数,如反应温度、反应时间和反应物浓度,对其形貌的影响。结果表明,140℃的反应温度使产物分散性好;产物的形成经历了生长-分裂-再生长的过程;随着硫代乙酰胺量的增大,产物尺寸逐渐减小,硫代乙酰胺与NiCl2.6H2O最佳物质的量之比为1∶1。

纳米In2S3制备研究进展

硫化铟(In2S3)是一种重要的半导体材料,具有良好的导电性能、光学性能、声学性能及电子性能等,在纳米材料、微电子和太阳能领域有广阔的发展前景。In2S3纳米材料的制备方法主要有水热合成法、溶剂热合成法、喷雾热解法和超声法等,未来应注重开发低成本、高性能、环保绿色的合成方法。

硫化锌量子点/类石墨相氮化碳异质结的制备及应用

采用溶剂热法合成了硫化锌量子点,并成功地与类石墨相氮化碳复合制备了硫化锌量子点/类石墨相氮化碳异质结光电催化剂.通过X射线衍射仪、电子能谱仪、X射线光电子能谱仪、透射电子显微镜、紫外可见分光光度计等仪器分别对样品的结构、组成、形貌、光学性能、电学性能进行了表征分析.结果表明:质量比为1∶9硫化锌量子点/类石墨相氮化碳的光催化活性最高,对罗丹明B的降解速率为0.802 4 h-1;在2.5 h时降解率为86.7%,较纯的类石墨相氮化碳降解率提高了45%.同时探究了不同复合方法对复合材料光电催化活性的影响,结果显示,搅拌复合制备的样品光电催化活性明显高于研磨煅烧制备得到的样品.

溶剂热法制备球状Ni_3S_4及其在超级电容器的应用

应用溶剂热法合成Ni3S4微米球,采用XRD和SEM表征样品物相结构、观察其微观形貌.电化学性能测试表明Ni3S4电极有较好的比电容性能,0.5和4 A.g-1放电电流密度下,其比容量分别为1120.6和433.4 F.g-1;1000周循环充放电后,其容量保持率为89.37%和84.88%.XRD、XPS和CV测试结果表明,其电化学反应机理为Ni(OH)2与NiOOH的相互转化.

球形硫化镉半导体纳米材料的合成

目的用一种新的方法合成出球形的纳米硫化镉材料。方法以二甲基亚砜(DMSO)溶剂热为基础,在不加入表面活性剂情况下,加入氯化钾作为结构调节剂,改变反应物浓度、反应时间合成出不同微观结构、形貌和微观尺寸的纳米硫化镉。结果不同条件下合成的纳米硫化镉的XRD衍射峰均和六方硫化镉(JCPDS No.41-1049)特征衍射峰对应,并且硫化镉的形貌和尺寸可以通过反应条件调节。结论通过改变反应条件可以控制合成产物硫化镉的结构和微观尺寸且这是一种温度低、时间短、成本较低、操作简单的合成方法。

可控粒径纳米硫化镉的制备

采用溶剂热法,通过改变实验条件,得到影响粒径的主要因素和影响规律;在此基础上,制备了平均粒径范围是2.5~105 nm的六方球形纳米硫化镉。结果表明,硫源和镉源、S/Cd物质的量比和溶剂用量是影响粒径的主要因素。不同硫源、镉源适用于制备不同粒径范围的纳米硫化镉,采用TAA、乙酸镉并改变S/Cd配比和溶剂体积可制备出平均粒径在2.5~21.6 nm的纳米硫化镉;采用硫脲和硝酸镉并改变S/Cd配比可制备出平均粒径在38.5~105 nm的纳米硫化镉;纳米硫化镉的粒径随S/Cd物质的量比的增大而增大;随溶剂用量的增加而增大;反应温度对纳米硫化镉的粒径没有影响。纳米硫化镉的可控粒径的制备方法对纳米硫化镉的制备、研究与应用具有着重要的参考价值。

高长径比银纳米线的可控制备及其在透明导电薄膜中的应用

利用溶剂热法,乙二醇为溶剂和还原剂,PVP为表面活性剂,硝酸银为银源,讨论硫化钠浓度对银纳米线尺度的影响。用SEM、XRD和紫外光谱对银纳米线及其薄膜的形貌和透过率进行分析。实验表明,银纳米线薄膜的光透过率与其直径大小有重要关系。当Na2S浓度为0.4 mol/L时,银纳米线的尺度最均匀,平均直径为90 nm,以此制备的薄膜透过率平均值大于85%,且在330 nm波长处有最大值89%,高于平均直径45 nm组的透过率,而平均直径200 nm组的透过率仅为65%。

铁硫化物/石墨烯纳米复合材料溶剂热法一步合成

以二茂铁和硫磺粉作为铁源和硫源,乙醇或邻二氯苯为溶剂,利用溶剂热法一步合成了FeS2/石墨烯和Fe7S8/石墨烯纳米复合材料;采用X射线衍射(XRD)法、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物的晶相结构和形貌进行了分析与表征;并研究了原料的配比及溶剂对产物的组成和形貌的影响.当二茂铁与硫磺粉的摩尔比为1∶2.5时,所得产物为Fe7S8/石墨烯纳米复合材料;而当它们的摩尔比为1∶2时,所得产物为FeS2/石墨烯纳米复合材料.使用乙醇或邻二氯苯为溶剂合成所得FeS2/石墨烯纳米复合材料的形貌有较大的差异.

V掺杂ZnO中空微笼结构的制备及其对H_2S检测气敏性能

采用溶剂热法制备了纯ZnO与V掺杂ZnO中空微笼结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能量色散谱(EDS)对其微观形貌和晶体结构进行表征,发现由纳米颗粒组成的菱形十二面体V掺杂ZnO中空多孔结构在掺杂V后有V_2O_5晶体生成。进一步制备了基于纯ZnO与V掺杂ZnO中空微笼结构的气体传感器,并研究了传感器对H_2S的气敏特性。测试结果表明,基于V掺杂ZnO中空微笼结构的传感器对体积分数为5×10^(-6)的H_2S的响应值达到90.2,气敏性能更加优异。而且该传感器在100℃的最佳工作温度下,具有体积分数2×10^(-7)～1×10^(-5)的良好线性动态区间和优异的选择性,并实现了在300℃的快速恢复。最后,分析了V掺杂ZnO中空微笼结构的气敏性能增强机理。

硫化铜微球电化学储锂性能研究

以硝酸铜[Cu(NO3)2·3H2O]和硫代乙酰胺(TAA)为原料,通过溶剂热法制备中空球状结构硫化铜。研究了中空微球样品作为锂离子电池负极材料的电化学性能。讨论了焙烧温度和焙烧时间等条件对硫化铜样品的物相结构和电化学性能的影响。研究发现,焙烧后的硫化铜样品的电化学性能表现良好,在0.1 C电流密度下首次充放电比容量均超过了理论比容量(560 m Ah/g),其中焙烧温度为150℃、焙烧时间为1 h的硫化铜样品,其首次放电比容量达到682.8 m Ah/g,且循环25次后其比容量仍能保持在106.7 m Ah/g,表现出了良好的循环稳定性。

CuS/CNTs复合材料的制备及电容性能研究

以CuSO-4·5H_2O为铜源、升华硫为硫源、乙二醇作为溶剂,采用溶剂热法制备CuS纳米花,并在溶剂热过程中加入碳纳米管(CNTs)作为碳源,制备CuS/CNTs复合材料。用X射线粉末衍射、拉曼、扫描电镜等对产物的组成、形貌和尺寸进行了物理化学表征分析;并使用电化学工作站测试电化学性能。测试结果表明:CuS为单斜晶系,CNTs的加入可以减小复合材料的内阻,提高复合材料的电化学性能。

CoS-AC复合材料的制备及电化学性能研究

以Co(NO3)2·6H2O为钴源、硫脲为硫源、去离子水和无水乙醇作为溶剂,采用溶剂热法合成Co S。Co S材料的电化学性能优异,但其导电性不佳,为了进一步提高Co S的导电性与电化学性能,引入导电性能良好的活性碳(AC)制备了Co S-AC复合材料。用X射线粉末衍射和扫描电镜等对样品进行形貌表征,并使用电化学工作站测试其电化学性能。结果表明,活性炭的加入增加了复合材料的比表面积和循环稳定性,从而提高了其电化学性能。

制备方法对量子点敏化太阳能电池CuS纳米晶对电极微观结构和性能的影响

采用溶剂热法和原位法制备了两种具有不同形貌CuS对电极,并应用于量子点敏化太阳能电池(QDSC)中。结果表明:在原位法制备的CuS对电极中,由尺寸在20 nm左右的CuS纳米颗粒团聚成较大的不规则颗粒;在水热法制备的CuS对电极中,其微观结构为纳米棒和纳米片组成的复合结构。与Pt对电极相比,两种CuS对电极的电学性能均优于Pt对电极:原位法制备的CuS对电极的光电转换效率最大,为1.840%,界面传荷电阻Rct为3.346Ω;溶剂热法制备的CuS对电极的光电转换效率为1.450%,界面传荷电阻Rct为2.609Ω,Pt对电极的光电转换效率为0.940%,传荷电阻Rct为11.680Ω。