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种子层及掺杂浓度对溶胶-凝胶法制备ZnO∶Al薄膜光电性能的影响

彭寿 , 汤永康 , 王芸 , 金良茂 , 甘治平 , 王东 , 王萍萍 , 操芳芳

硅酸盐通报

本文采用溶胶-凝胶法以提拉的方式在普通玻璃基底上制备出n型掺杂具有优良光电性能的氧化锌掺铝(AZO)薄膜,并以磁控溅射AZO薄膜为种子层引导液相法所制备AZO薄膜生长.Al掺杂浓度区间为0.25at%~5.00at%.通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、轮廓仪、方块电阻测试仪、霍尔效应测试仪、紫外-可见-红外分光光度计分别研究了薄膜物相、微观结构、膜厚及光电性能,进一步分析了Al掺杂浓度、种子层对薄膜光电性能的影响.结果表明:经10次提拉所制备薄膜可见光透过率85%以上.Al掺杂浓度、种子层的引入对AZO薄膜的光电性能有重要影响.无种子层时,掺杂浓度为0.50at%的AZO薄膜在5% H2、95%N2还原气氛下于550℃保温60 min得到最优电学性能,方块电阻约为166 Ω/□,电阻率约为1.99×10-3 Ω·cm;预镀AZO种子层所制备薄膜方块电阻下降到约42Ω/□,电阻率下降到约7.56×10-4Ω·cm.

关键词: Al掺杂浓度 , 种子层 , 铝掺杂氧化锌薄膜 , 光电性能

高长径比银纳米线的制备及其透明导电薄膜的性能

彭寿 , 操芳芳 , 金良茂 , 汤永康 , 王东 , 王魏巍 , 单传丽 , 倪嘉

材料热处理学报 doi:10.13289/j.issn.1009-6264.2016-X277

采用简单高效的一步多元醇法以FeCl3.6H2O为成核控制剂,在低温、静置的条件下成功合成了产量高、形貌尺寸均匀、银线平均长度80~110 μm、平均直径为40 ~ 80 nm,长径比大于1000的高长径比Ag纳米线.将制得银纳米线通过无水乙醇分散,得到一系列质量体积浓度的银线分散液,利用旋涂装置在PET上制备成膜,得到薄膜方阻仅6Ω/sq、可见光透过率80%左右性能良好的银纳米线透明导电薄膜,并探讨了旋涂层数、旋涂速度对各质量体积浓度薄膜性能的影响.

关键词: 银纳米线 , 透明导电膜 , 高长径比 , 方块电阻 , 旋涂

水热合成Bi2WO6/ZnO异质结型光催化剂及其光催化性能

余长林 , 杨凯 , YUJimmyC , 操芳芳 , 李鑫 , 周晓春

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01157

在不同温度下(120~220℃), 利用水热法制备了含1wt%、2wt%、4wt% 和8wt% Bi2WO6的异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂, 采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射(UV-Vis) 吸收光谱及光致发光光谱(PL)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征, 并以紫外光(365nm)为光源, 酸性橙II为降解对象, 进行光催化活性测试, 考察了不同Bi2WO6复合量及不同水热温度对ZnO光催化剂反应活性的影响.研究表明, 异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂的光催化活性明显优于纯ZnO和Bi2WO6. 当复合4wt%Bi2WO6水热处理温度为150℃时, 所制备的复合光催化剂的光催化活性最佳, 为纯ZnO的2.6倍.活性提高的主要原因是形成的Bi2WO6/ZnO异质结能显著降低光生电子和空穴对的复合几率, 并改善了异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂的表面性能.

关键词: 水热法 , Bi2WO6/ZnO heterojunction , photocatalysis , acid orange II

贵金属Pd沉积对BiOCl光催化性能影响研究

欧阳振中 , 周晚琴 , 操芳芳 , 余长林 , 樊启哲

人工晶体学报

利用光化学沉积法合成了一系列不同Pd含量(0.5%、1%、2%、4%)的Pd/BiOCl复合纳米片.利用X射线粉末衍射(XRD)、N2-物理吸附/脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等物理化学手段对合成的Pd/BiOCl进行了表征.以模型污染物-染料酸性橙Ⅱ为光催化降解对象,考察了该系列光催化剂在紫外光(λ=254 nm)和可见光下光催化降解酸性橙Ⅱ的活性.表征结果显示,尺寸为2 nm左右的Pd纳米粒子沉积在BiOCl纳米片上没有引起催化剂的比表面积的明显变化,但是Pd纳米粒子能使催化剂具有一定的可见光吸收能力.活性测试表明,在紫外光下,当沉积2%的Pd纳米粒子时,BiOCl催化降解染料的活性提高了2.1倍,而在可见光下光催化活性提高了6.3倍.

关键词: Pd , BiOCl , 光催化 , 酸性橙Ⅱ

Pt/BiOCl纳米片的制备、表征及其光催化性能

余长林 , 陈建钗 , 操芳芳 , 李鑫 , 樊启哲 , 魏龙福

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2013.20904

采用光化学沉积法制备了一系列不同Pt含量的新型Pt/BiOCl纳米片光催化剂,运用N2物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、光致发光光谱、紫外-可见漫反射光谱等手段对Pt/BiOC1进行了表征,并以λ=254 nm的紫外灯和钨灯为光源,考察了Pt含量对Pt/BiOCl光催化降解酸性橙Ⅱ活性的影响.结果表明,沉积的Pt对BiOC1样品比表面积的影响不大,但可有效增强催化剂对可见光的吸收能力,显著抑制光生电子与空穴的复合.当Pt含量为1%~2%时,能大幅度提高紫外光下BiOC1催化降解染料的活性,并产生可见光活性.这是由于Pt/BiOCl具有一定的可见光吸收能力,产生了Pt纳米粒子的等离子体光催化作用.

关键词: 铂纳米粒子 , 铋氧氯 , 光催化 , 可见光 , 酸性橙Ⅱ

WO3/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化性能

余长林 , 杨凯 , 舒庆 , 操芳芳 , 李鑫

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(10)60212-4

采用沉淀-研磨法制备了一系列不同WO3含量的WO3/ZnO复合光催化剂,应用N2物理吸附、X射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱和光致发光谱等手段对催化剂进行了表征,并以λ=365nm的紫外光为光源,评价了该催化剂光催化降解酸性橙Ⅱ的活性,考察了WO3的复合对WO3/ZnO样品光催化性能的影响.结果表明,当复合2%WO3,并于600℃焙烧时,所制备的WO3/ZnO催化剂活性最高,比纯ZnO的提高了约一倍.合适的煅烧温度可以提高催化剂结晶度,而WO3的复合可抑制ZnO晶粒的长大,提高催化剂比表面积和改善催化剂表面羟基数量,并可抑制光生电子与光生空穴的复合,从而显著提高其光催化脱色活性.

关键词: 氧化钨 , 复合 , 氧化锌 , 光催化 , 酸性橙Ⅱ

水热合成Bi2WO6/ZnO异质结型光催化剂及其光催化性能

余长林 , 杨凯 , YUJimmyC , 操芳芳 , 李鑫 , 周晓春

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01157

在不同温度下(120~220℃),利用水热法制备了含1wt%、2wt%、4wt%和8wt% Bi2WO6的异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射(UV-Vis)吸收光谱及光致发光光谱(PL)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征,并以紫外光(365nm)为光源,酸性橙Ⅱ为降解对象,进行光催化活性测试,考察了不同Bi2WO6复合量及不同水热温度对ZnO光催化剂反应活性的影响.研究表明,异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂的光催化活性明显优于纯ZnO和Bi2WO6.当复合4wt%Bi2WO6水热处理温度为150℃时,所制备的复合光催化剂的光催化活性最佳,为纯ZnO的2.6倍.活性提高的主要原因是形成的Bi2WO6/ZnO异质结能显著降低光生电子和空穴对的复合几率,并改善了异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂的表面性能.

关键词: 水热法 , 钨酸铋/氧化锌异质结 , 光催化 , 酸性橙Ⅱ

掺银二氧化钛薄膜的制备及其性能

操芳芳 , 金良茂 , 彭程 , 王萍萍 , 汤永康

材料热处理学报

采用四氯化钛水解法制备了一系列不同Ag掺杂量的纳米Ag-TiO2复合薄膜,运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)谱、可见光透过(T%)光谱等手段对Ag-TiO2进行了表征,采用接触角测量仪考察了Ag含量对TiO2薄膜亲水性的影响,并以8 W(λ =254nm)的UV灯作为光源,评价了各薄膜光催化降解亚甲基蓝的活性.UV-Vis测试结果表明,Ag的掺杂使TiO2吸收边发生红移,有效增强可见光的吸收能力.PL测试结果表明,Ag能显著抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合.T%光谱测试结果表明,Ag掺杂不影响TiO2薄膜的可见光透过率.Ag的存在大幅度提高了TiO2薄膜的亲水性以及对亚甲基蓝的光催化降解活性,当掺杂Ag的质量分数为1%时,TiO2薄膜与水的接触角几乎为0°,同时可使TiO2薄膜的光催化活性提高约1.5倍.

关键词: 二氧化钛薄膜 , 银掺杂 , 亲水性 , 光催化 , 亚甲基蓝

热处理对TiO2薄膜制备及亲水性的影响

操芳芳 , 金良茂 , 彭程

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.22.007

采用廉价的TiCl4为前驱体水解合成TiO2水溶胶,利用辊涂装置镀膜并通过热处理制得了一系列TiO2薄膜.运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、光致发光谱(PL)对TiO2薄膜进行了表征,并采用接触角测量仪考察了热处理温度、避光保存时间、UV光照时间对各薄膜亲水性的影响.结果表明,制得的薄膜不影响玻璃基材的可见光透过率;通过热处理,能有效增强薄膜对可见光的吸收能力,显著抑制光生电子和空穴的复合;当热处理温度为450℃时,TiO2薄膜表现出了最好的亲水性,其薄膜与水的接触角达到0°.

关键词: 二氧化钛薄膜 , 亲水性 , 热处理 , 四氯化钛 , 水解

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