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采用滚压振动磨通过两种途径制备了纳米氧化锌,一种是在干法室温条件下直接将纯度为99%的普通商业氧化锌制备成纳米氧化锌,另一种同样是在干法室温条件下,首先利用滚压振动磨将金属锌制备成为尺度为3～5 nm的锌量子点,然后将其水解,得到纳米氧化锌(副产物为氢气).同时,研究了所得纳米氧化锌对甲基橙的光催化降解性能.结果表明:对于商业氧化锌,滚压振动11 h得到的粒径最小,形貌和尺度分布也最均匀,平均粒径为60 nm;当催化剂的用量为50mg时,甲基橙的降解率最高;由锌量子点水解得到的纳米氧化锌对甲基橙的光催化性能远远优于直接加工11 h的试样,降解率达到97.91%;而在同样的降解率条件下,前者具有更好的分散性.

关键词: 纳米氧化锌 , 滚压振动磨 , 光催化降解 , 甲基橙

制备条件对活性炭电极性能的影响

苏丹 , 王树林 , 白锋 , 丁浩冉

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.03.009

用自制振动磨对活性炭进行研磨,研究了不同粘结剂加入量、导电剂种类、电极制备工艺以及电解液浓度对活性炭电极性能的影响,确定了制作高性能电极的优化方案.结果表明:以PTFE为粘结剂,加入量为5%时电容最大;以碳黑为导电剂对改善电极性能最有利;优化的电极制备工艺条件为干燥温度100 ℃、极片压力18 MPa、浸渍时间12 h、电解液浓度为5 mol/L.

关键词: 活性炭 , 电极 , 振动磨 , 比电容

以玻璃片为基底制备氧化锌纳米棒

陈海燕 , 王树林 , 丁浩冉 , 王海锋

材料导报

以Zn(NO3)2和C6H12N4为原料,在玻璃基片上用均匀沉淀法合成ZnO纳米棒.采用正交实验考察了反应溶液浓度、反应时间、反应温度对产品结构的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对产品进行表征,研究了不同制备条件下产品的形貌变化,探讨了Zn纳米棒的生长机制,确定了最佳工艺参数.研究结果表明,反应溶液浓度0.01mol/L、温度90℃、反应时间3h为最佳反应条件,得到尺度均匀的ZnO纳米棒,最小直径为80nm左右,推测ZnO纳米棒的生长机制为SLS型.

关键词: 均匀沉淀法 , ZnO纳米棒 , 表征 , 生长机制

干法室温改性对活性炭电极性能的影响

丁浩冉 , 王树林 , 高慧峰 , 吴明霞

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2007.10.011

采用变频滚压振动磨在干法室温条件下对活性炭改性,通过正交试验,研究了电机转速(振动频率)、研磨时间和添加剂对活性炭电极性能的影响.结果表明:适当降低转速有利于提高活性炭电极性能,在试验范围内,700 r/min为最佳转速;最佳研磨时间为1 h,延长研磨时间无益于活性炭性能进一步提高;添加二氧化锰可以提高活性炭电极性能,电容量可达252 F/g.

关键词: 活性炭 , 滚压振动磨 , 电化学容量 , 超级电容器

ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究

王海锋 , 王树林 , 蹇敦亮 , 陈海燕 , 丁浩冉

功能材料

采用化学溶液沉积法,在ZnO纳米颗粒膜修饰的FTO导电玻璃基底上,制备了ZnO纳米棒阵列。用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）对样品进行表征。研究结果表明所制备的ZnO纳米棒为六方纤锌矿相单晶结构,沿c轴择优取向生长,平均直径约为40nm,长度约为900nm;ZnO纳米棒阵列生长致密,取向性较一致。以曙红Y敏化的ZnO纳米棒阵列膜为光阳极制作了染料敏化太阳能电池原型器件,在光照强度为100mW/cm2下,其开路电压为0.418V,短路电流为0.889mA/cm2,总的光电转换效率为0.133%。

关键词: ZnO纳米棒阵列 , 化学溶液沉积 , 曙红Y , 染料敏化太阳能电池

化学溶液沉积法制备ZnO纳米棒阵列及其光学性能

王海锋 , 王树林 , 蹇敦亮 , 丁浩冉 , 陈海燕

材料导报

采用化学溶液沉积法,在经ZnO纳米粒子膜修饰的FTO导电玻璃基底上制备了ZnO纳米棒阵列,探讨了生长液浓度对ZnO纳米棒阵列形貌和光学性能的影响.利用XRD、FESEM、透射光谱和光致发光谱对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征,结果表明,所制备的ZnO纳米棒为六方纤锌矿相.沿c轴择优取向生长;ZnO纳米棒阵列生长较为致密,取向性较一致,在可见光区具有很高的透光率,在378nm有很强的紫外发射峰;随着生长液浓度的降低,ZnO纳米棒阵列的缺陷可望大幅度下降.

关键词: ZnO纳米棒阵列 , 化学溶液沉积 , 生长液浓度 , 光致发光

水解锌制备Zn/ZnO纳米结构及其光学性能研究

陈星建 , 王树林 , 丁浩冉 , 徐波

材料导报

利用滚压振动磨在干法室温条件下将金属锌制备成尺度约为3～5nm的锌量子点,并使产物与水蒸气在250C进行化学反应,得到纳米氧化锌或纳米氧化锌与锌的混合物.分别利用能量发射谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)对样品成分和形貌进行了表征.结果表明,250℃反应温度下得到的产物具有良好的分散性,其特征是棒状和片状结构共存,而且纳米棒具有显著的沿[o11 1]晶向生长的趋势.室温下光致发光(PL)谱显示,在360nm和388nm处有双紫外发射峰,属于激子态发光,双紫外发射峰可能与掺杂能级有关;同时,在496nm处有蓝光发射峰,在515nm处有绿光发射峰,这两种发射属于表面缺陷态发光.对各种发光峰的发光机制进行了讨论.UV-Vis吸收光谱表明,产物在紫外区有很强的紫外吸收,吸收峰出现了蓝移现象,验证了Zn纳米量子点的掺杂形成掺杂能级,也与测得的可见光发射一致.

关键词: 滚压振动磨 , 纳米结构 , 水解反应 , 光致发光性能

水解氧化锌纳米复合结构光催化降解性能研究

丁浩冉 , 王树林

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.10.049

利用滚压振动磨在干法室温条件下制备出形状规则的纳米锌粉,在260℃下与水蒸汽接触发生水解氧化还原反应,得到氧化锌纳米复合结构.其特征是棒状和块状纳米结构共存,具有良好的分散性,氧和锌的原子比接近2:3.将这种复合纳米结构用于光催化降解甲基橙溶液,在距离40cm的20W紫外灯照射下,研究了不同初始浓度、光催化剂添加量和水解温度对氧化锌纳米复合结构光催化降解性能的影响.在50mL初始浓度为10mg/L的甲基橙溶液中,添加260℃下水解生成的氧化锌纳米复合结构400mg,在10min内降解率可达80%.以上.

关键词: 氧化锌 , 纳米复合结构 , 水解 , 光催化降解 , 甲基橙