关键词： TiO2纳米管阵列   阳极氧化   可控制备   Ag纳米颗粒   气敏性能  

摘要： 阳极氧化TiO纳米管阵列薄膜，因其具有独特的有序特性及超大的比表面积，在光催化降解有机污染物、染料敏化太阳能电池、光解水制氢、超级电容器、气敏传感材料等领域具有很大的潜在应用价值。本文围绕阳极氧化工艺制备有序排列的TiO纳米管阵列，从阳极氧化反应机理出发，探求新型高效的阳极氧化工艺，实现了阳极氧化TiO纳米管阵列的可控制备，并在阳极氧化TiO纳米管阵列制备的基础上，对其进行贵金属Ag负载修饰改性。采用FESEM、EDS和Elements SmartMarpping等表征技术手段，系统分析了所制备TiO纳米管阵列形貌与阳极氧化工艺参数之间的关系，揭示了TiO纳米管阵列可控制备的规律，并进一步探究了TiO纳米管阵列的气体敏感特性。主要研究结果如下： (1)常规阳极氧化工艺制备TiO纳米管阵列过程中，当氧化电压过小时(≤10V)，钛片表面不能形成有序纳米管阵列，随着氧化电压的增大，相同反应时间内所制备的TiO纳米管阵列薄膜的膜厚逐渐增大，但是当氧化电压增大到一定的临界值后，膜层的厚度即纳米管管长减小;随着电解液浓度的增大(由0.05mol/L增大至0.3mol/L)，纳米管外径尺寸急剧减小，当电解液浓度为0.3mol/L时，外径尺寸为最小，其后随着电解液浓度的持续增大(由0.3mol/L增大至0.5mol/L)，纳米管外径尺寸出现上升现象;TiO纳米管内径随着电解液浓度的增大，也呈现先增大而后减小的规律;TiO纳米管的管壁厚度随着电解液浓度的变化基本呈现先减小后增大的规律;随着电解液浓度的持续增大，纳米管管长表现为先增大后减小的趋势。 (2)快速阳极氧化工艺制备TiO纳米管阵列过程中，当n(NH4F)：n(NaCO)=2:1时，TiO纳米管阵列的自组装速率最大;快速阳极氧化的各个时间段内TiO纳米管阵列平均生长速率有较大的差异，反应起始阶段，随着反应的逐渐进行，TiO纳米管阵列的平均生长速率迅速增大;当反应进行至30min时，反应速率达到最大值;在快速阳极氧化过程中，当氧化电压较低时，添加剂的加入对反应速率的影响不是非常明显;当电压进一步增大时，添加剂对反应速率的加速作用才真正体现出来，NaCO添加剂的加入必须结合较大阳极氧化电压条件时才能充分发挥作用。 (3)常规二次阳极氧化工艺制备表面平整的TiO纳米管阵列薄膜研究结果表明：80V+80V条件下二次阳极氧化所制备的TiO纳米管阵列薄膜具有良好的表面平整性;常规二次阳极氧化工艺所制备表面平整的TiO纳米管阵列薄膜存在两大固有的缺陷，即第一次氧化孔和第二次氧化纳米孔方向不一致且二次氧化膜层存在大量裂纹。针对这两种缺陷，本实验采用原位二次阳极氧化工艺，有效克服常规二次阳极氧化工艺的固有缺陷，成功实现制备大面积表明平整的TiO纳米管阵列薄膜。 (4)采用旋涂-紫外光光照还原AgNO的方法对所制备TiO纳米管阵列薄膜进行Ag纳米颗粒修饰改性，旋涂-紫外光光照还原AgNO的方法简单易行，所制备的Ag/TiO纳米管阵列中Ag纳米颗粒直径约为30nm，在TiO纳米管的管口、管中和管底等位置均有Ag纳米颗粒的存在，分布均匀程度明显优于脉冲沉积工艺、电化学沉积工艺及常规紫外光还原工艺所制备的Ag纳米颗粒修饰改性TiO纳米管阵列材料中Ag纳米颗粒分布状态。 (5)进一步研究了TiO纳米管阵列的气体敏感特性，常规阳极氧化工艺所制备的TiO纳米管阵列薄膜和旋涂-紫外光光照还原工艺所制备的Ag纳米颗粒修饰改性后的TiO纳米管阵列薄膜在较低的测试温度条件下(≤80℃)，均有一定的气敏传感特性，并且Ag纳米颗粒改性后的TiO纳米管阵列薄膜的气敏信号强度优于未改性处理的TiO纳米管阵列薄膜。Ag纳米颗粒修饰改性后的TiO纳米管阵列具有良好的气敏响应-恢复特性，三次循环测试均具有良好的气敏响应特征。

关键词： 石墨烯   Ag纳米颗粒   TiO2纳米颗粒   纳米复合材料  

摘要： 石墨烯是一种碳原子以sp2键紧密相连的单片层二维蜂巢状晶体。由于其具有优异的力学强度、电/热学性能、高比表面积等特性,使之成为科学界一颗冉冉升起的新星。近年来的研究表明,石墨烯可以用作一种支撑材料来负载金属或金属氧化物颗粒,以达到分散和稳定纳米颗粒并增强材料的综合性能。本论文研究了石墨烯/无机纳米颗粒复合材料的制备并且表征了其性能。主要内容如下： 1、我们展示了一种采用聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDDA)为助剂,一步水热法合成石墨烯/Ag纳米颗粒复合材料的方法。在本实验中,聚电解质PDDA同时作为还原剂和稳定剂,同时吸附在石墨烯表面的PDDA还能作为Ag纳米颗粒生长的晶核。合成得到的产物采用傅里叶红外、拉曼光谱、热失重分析、X射线衍射、X射线电子能谱等表征手段进行表征,材料的形貌采用了透射电子显微镜和原子力显微镜来表征。同时抗菌实验的结果表明,我们合成制备得到的石墨烯/Ag纳米颗粒复合材料具有良好的抗菌性能,在石墨烯基生物材料的应用方面有很大的潜力。 2、我们基于水热法,展示了一种高效并且环境友好的制备石墨烯/TiO2纳米颗粒复合材料的方法。首先我们采用右旋糖酐还原氧化石墨烯并且对还原石墨烯进行改性。然后以过氧钛酸,一种在水相稳定的钛前驱体为原料制备得到了TiO2纳米颗粒,并且通过范德华力和氢键作用负载在石墨烯表面。复材料的结构和组成采用紫外-可见吸收光谱,傅里叶红外光谱,X射线电子能谱,热失重分析,拉曼光谱,X射线衍射,透射电子显微镜和原子力显微镜进行表征。此外,光降解实验和光电流测试表明,制备得到的复合材料具有优异的光催化活性,具有很好的潜在应用价值。

关键词： 有机太阳能电池   Ag纳米颗粒   表面等离子激元   MoO3  

摘要： 在有机小分子太阳能电池CuPc/C60和TiOPc/C60的阳极ITO表面分别制备了一层Ag纳米颗粒,并采用MoO3作为阳极缓冲层,器件的性能均得到有效改善。Ag纳米颗粒的引入所形成的表面等离子激元共振可显著提高有机光活性层的吸收效率和光生激子的分解效率;而MoO3有效抑制了光生激子在有机/金属界面处发生的猝灭,提高了器件的短路电流,并保持其它性能不变,最终提高器件的光电转化效率。

关键词： 电致发光   Ag纳米颗粒   局域表面等离激元  

摘要： 利用磁控溅射和热退火在硅衬底上制备了Ag纳米颗粒镶嵌的氧化硅薄膜(SiO2∶Ag),制作了电致发光结构ITO/SiO2∶Ag/p-Si,观测到了可见区的电致发光。发现薄膜中的Ag纳米颗粒不仅成倍地提高器件的发光强度,还明显地移动电致发光的峰位。Ag含量越高,颗粒越大,发光峰位越红移。氧化硅中的发光中心与纳米Ag间的电磁相互作用,可用来定性解释这一实验结果。这种效应可把低效发光的材料转换为相对高效的发光材料。

关键词： 封管熔炼   快速热压   功率因子  

摘要： 通过溶剂热法制备出六方相Bi2Te3纳米粉体,采用真空封管熔炼法得到Sb掺杂的Bi0.5Sb1.5Te3合金。采用溶剂热法合成粒度为40 nm的Ag2Te纳米粉体,并通过高能球磨工艺将其掺入Bi0.5Sb1.5Te3合金,从而得到p-(Ag2Te)x(Bi0.5Sb1.5Te3)1-x合金(x为Ag2Te摩尔分数,x=0,0.025,0.05,0.075)。采用快速热压工艺制备该合金的块体材料,在300～573 K温度范围内研究不同掺杂量对材料的热电性能的影响。研究结果表明,当x=0.075,电导率在300 K时达到900 S/cm,Seebeck系数在573 K时达到206μV/K,功率因子在300K时达到17.6μW/(cm.K2)。

关键词： 光电子学与激光技术   受激辐射增强   表面等离子体共振   Ag纳米颗粒   有机半导体激光器  

摘要： 为进一步降低有机半导体材料的激射阈值,文章研究利用银纳米颗粒的表面等离子体共振效应来实现对有机半导体薄膜受激辐射的增强.将制备好的Ag纳米溶液旋涂于玻璃基底上,然后在其上再旋涂PS:Alq3:DCJTB有机薄膜发光层,构成平面波导结构.用355nm波长的YAG激光泵浦样品。实验发现:相比于无Ag纳米颗粒情况,有Ag纳米颗粒时端面受激发射最大增强10.38倍,激射阈值从2.0mJ/cm2左右降低到0.5mJ/cm2左右;垂直表面受激发射最大增强6.13倍,激射阈值从2.5mJ/cm2左右降低到1.5mJ/cm2左右.该研究对实现低阈值有机半导体激光器具有重要意义.

关键词： TiO2有序多孔薄膜   Ag纳米颗粒   协同效应   光催化活性  

摘要： 以自组装SiO2胶体晶体为模板,采用TiCl4溶胶凝胶浸渍提拉法制备了TiO2有序多孔薄膜(TIO),然后利用AgNO3液相渗透法将Ag纳米颗粒沉积在TIO上,成功制备了Ag/TiO2有序多孔复合薄膜(ATIO).通过Raman,FESEM,TEM,XPS和UV-vis等分析手段对复合薄膜进行了表征,结果表明:Ag纳米颗粒的平均尺寸约为10nm,而且与TiO2晶粒之间有强的相互作用.以亚甲基蓝(MB)水溶液为目标降解物,针对不同Ag/Ti相对原子浓度比的样品,考察了其低功率可见光光催化活性及循环使用性,并与Ag/TiO2无序复合薄膜(ATF)作了对比.研究发现,AgNO3前驱体溶液浓度为10mmol/L的ATIO样品具有最高的可见光光催化活性,其光降解率是具有相同AgNO3前驱体溶液浓度ATF的3.19倍,显著增强的光催化活性来源于Ag纳米颗粒和TIO有序多孔结构的协同效应.循环降解实验证明样品具有稳定的光催化活性。

关键词： 局域表面等离激元共振   米氏理论   模拟计算   银包覆PMMA纳米核壳颗粒   Ag纳米颗粒  

摘要： 应用米氏理论,对银膜包覆PMMA纳米核壳结构的局域表面等离激元共振行为进行了模拟计算,研究了颗粒尺寸、核壳比等参数对纳米核壳结构局域表面等离激元共振消光光谱的影响;同时将其与实心银纳米球的局域表面等离激元共振光谱行为进行了比较。结果表明,相对于实心银纳米球,银膜包覆PMMA纳米核壳结构的共振峰位更加红移,且共振峰的宽度更窄。这些性能上的提高,是由于纳米PMMA介质核的存在减弱了电子云振荡过程中的滞后效应,利于化学生物传感器方面的应用。

关键词： 表面等离子体共振   Ag纳米颗粒   荧光增强  

摘要： 采用柠檬酸三钠还原硝酸银的方法制备了Ag纳米粒子溶胶,利用静电自组装技术制得单分散Ag纳米颗粒薄膜。研究了该Ag纳米颗粒薄膜的光学特性,通过改变反应物浓度和后期的热退火温度,有效调控了Ag纳米颗粒尺度和其在外场作用下产生的表面等离子体共振(SPR)特性。将所制备的Ag纳米颗粒薄膜与CdSe量子点耦合,利用SPR对荧光的增强效应,使CdSe量子点的光致发光强度增强达11倍。

关键词： 光化学沉积   光电响应   二氧化钛纳米管   光催降解  

摘要： 利用电化学阳极氧化法制备出了高度致密，有序的二氧化钛纳米管阵列（TINT）．通过光化学沉积方法在二氧化钛纳米管表面沉积了Ag金属颗粒，并用SEM进行了表征，Ag颗粒的半径在100～500nm之间．通过对光化学沉积后的TiNT样品进行光电响应和光催化降解测试发现：紫外光照射下改性样品的光电响应能力和光催化降解能力都有不同程度的提高，但在可见光下仍不具备光电响应能力和催化降解能力．