宋尊庆
,
张辉
,
杜宁
,
杨德仁
材料科学与工程学报
硅是目前已知的理论比容量最高的锂离子电池负极材料,但是循环性能较差.本文通过射频磁控溅射的方法,成功合成出了NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列,并通过扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对其形貌和成分进行了表征.将原位生长的NiSiJSi/Ge核壳纳米棒阵列直接作为工作电极,组装成纽扣半电池进行电化学和循环性能测试,NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列的首次放电容量达到了2000mAhg-1左右,首次效率在70％左右,并且在100个循环以后仍保有初始可逆容量的30％以上.相比NiSix/Si纳米棒阵列,NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列的循环性能明显得到了提升,说明锗的包覆对硅的锂离子电池性能改进起到了非常重要的作用.
关键词:
纳米棒阵列
,
核壳结构
,
负极
,
锂离子电池
娄阳
材料导报
采用无催化剂辅助化学气相沉积法,以无水AlCl3、NH3气和无水CaCl2分别作为Al源、N源和Ca源,首次获得Ca掺杂AlN纳米棒阵列.纳米棒的长度约为几百纳米,直径为200～500nm.能谱(EDS)证明Ca掺杂的原子分数约为4.4％;光致发光光谱(PL)表明N空位引起在359nm的发光中心；在磁性能测试中观察到明晰的磁滞回线,表明样品具有室温铁磁性.
关键词:
无催化剂辅助化学气相沉积法
,
纳米棒阵列
,
Ca掺杂AlN
,
室温铁磁性
王冰
,
唐立丹
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.13.011
采用水热合成方法在透明导电玻璃上制备了TiO2纳米棒阵列,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段对样品进行分析和表征.研究了盐酸浓度对阵列形貌和结构的影响,并针对其影响机理做了进一步的探讨.结果表明,TiO2纳米棒为金红石相,在盐酸与去离子水的比例为1.0时,TiO2纳米棒阵列生长方向垂直于衬底,排列整齐,组织均匀致密.
关键词:
TiO2
,
纳米棒阵列
,
水热法
,
盐酸浓度
王清涛
功能材料
采用气相法、液相法相结合的方法外延组装了一种形貌新颖的复杂ZnO分级纳米结构--"纳米毛刷".首先用热蒸发的方法制备了宽面为极性面的ZnO纳米带,然后采用化学溶液法,在强碱溶液中在ZnO纳米带的极性面上外延生长Zno纳米棒阵列,实现了ZnO分级纳米结构"由下而上"地外延组装.采用负离子配位多面体生长基元模型讨论了ZnO分级纳米结构的外延组装机理.这种ZnO分级结构的实现,可望作为ZnO纳米器件的原型材料构建新型光电器件.
关键词:
ZnO
,
分级纳米结构
,
纳米带
,
纳米棒阵列
,
生长基元
甄超
,
吴亭亭
,
Mohammad W. Kadi
,
Iqbal Ismail
,
刘岗
,
成会明
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60981-0
光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔TiO2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而, TiO2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿TiO2微米颗粒,这种多孔单晶TiO2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶TiO2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶TiO2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维TiO2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰TiO2纳米颗粒以及二次生长构建TiO2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶TiO2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长TiO2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层SiO2球密堆模板, TiO2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO2球模板包裹进TiO2纳米棒中,再通过碱溶液将SiO2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶TiO2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石TiO2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于：(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点；(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石TiO2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率；(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应；(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石TiO2纳米棒带隙扩大了0.1 eV,带隙增大归因于导带位置负移0.1 eV,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.
关键词:
氧化钛
,
光阳极
,
多孔
,
单晶
,
纳米棒阵列
赵延亮
,
王志义
材料导报
TiO2纳米阵列(纳米管、纳米棒)结构具有良好的力学性能、化学稳定性以及抗腐蚀性能,在许多技术领域具有广阔的应用前景.采用阳极氧化法在工业纯钛片表面制备出高度有序的TiO2纳米管阵列和纳米棒阵列,研究了电解液浓度和阳极氧化时间对TiO2纳米阵列结构的影响,并对其形成机理进行了初步探讨.结果表明,低浓度的HF酸电解液有利于制备纳米管阵列,高浓度的HF酸电解液有利于制备纳米棒阵列.
关键词:
阳极氧化
,
电解液
,
纳米棒阵列
,
纳米管阵列
李静雷
,
郑凯波
,
李娟
,
孙大林
,
陈国荣
功能材料
在外加电场辅助下用溶液法制备了氧化锌纳米棒阵列,反应过程低温、快速,且在无种子层条件下单步完成.用XRD和SEM表征了不同条件下制备的样品的结构和形貌,制备得到的氧化锌纳米棒尺寸均匀、生长致密,直径在50～200nm之间,长度1.5μm左右.分别研究了添加剂六亚甲基四胺(HMTA)和引入的辅助电场的作用及其对样品形貌的影响.研究了不同反应物浓度和反应时间下的样品形貌,讨论了纳米棒一星状双层氧化锌纳米结构在溶液中的形成和生长机理.
关键词:
氧化锌
,
纳米棒阵列
,
溶液法
,
辅助电场
刘扬林
,
段学臣
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2009.03.013
为了制备高定向光电性能优异的掺铝氧化锌(ZAO)纳米棒阵列,采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备掺铝氧化锌薄膜,以ZAO薄膜为种子层,通过控制掺铝量、稳定荆等工艺参数,采用水热法制备出了高定向ZAO纳米棒阵列.实验表明,铝掺杂量为2%,直径在50nm左右的ZAO纳米棒阵列薄膜具有最好的光致发光性能,表面活性剂可以促进ZAO纳米结构的棒状生长,形成高定向ZAO纳米棒阵列.
关键词:
掺铝氧化锌
,
高定向
,
纳米棒阵列
,
薄膜
,
水热法
解镕玮
,
翟光美
,
王恒
,
张继涛
,
张华
,
许并社
人工晶体学报
利用氧化锌溶胶-凝胶(Sol-Gel)、锌盐乙醇溶液(ES)和氧化锌纳米粒子溶液(NP)三种不同的籽晶层前驱液,在ITO衬底上通过化学浴沉积方法(CBD)制备出了一维氧化锌纳米棒阵列薄膜,并在所制备的氧化锌纳米棒阵列薄膜上构筑了具有“三维”异质结结构的PbS量子点太阳能电池.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射光谱分析等研究了籽晶层对氧化锌纳米棒阵列薄膜形貌、结构和光学性质的影响;结合电池性能测试结果,比较分析了“三维”异质结结构和“平面”异质结结构对电池性能的影响.结果表明:在ES籽晶层上生长的氧化锌纳米棒阵列薄膜的取向性最好,Sol-Gel次之,NP最差;在ES和Sol-Gel籽晶层上生长2h的样品透射率在80％左右;与“平面”异质结结构PbS量子点电池相比,基于氧化锌纳米棒阵列薄膜制备的“三维”异质结结构电池的短路电流可提高40％,表明“三维”异质结结构有利于载流子的分离和输运.
关键词:
ZnO薄膜
,
纳米棒阵列
,
PbS量子点
,
“三维”异质结
,
太阳能电池
丁琼琼
,
方庆清
,
王伟娜
,
李金光
,
张瀚铭
,
张启平
,
王璨
人工晶体学报
采用水热法结合溶胶-凝胶法在SiO2基片上制备了不同Al含量掺杂的ZnO纳米棒阵列.通过X射线衍射仪(XRD),电子扫描显微镜(SEM),透射光谱和光致发光光谱仪(PL)等测量手段,分析了Zn1-xAlxO薄膜样品的微结构、表面形貌、透射及光致发光特性.结果表明,制备出的Zn1-xAlxO薄膜具有良好的结晶质量和明显的沿(002)方向择优取向生长.透射谱分析显示,样品的吸收边随Al含量的增加出现明显的红移现象.PL谱分析表明,掺杂Al以后,薄膜出现强的橙红光发射光谱带,通过谱线拟合,发现在可见光波段的缺陷发光主要是位于能量为1.92eV和2.15 eV的红光及黄光发射,主要发光机理为Zn,缺陷发射.
关键词:
水热法
,
Al掺杂ZnO
,
纳米棒阵列
,
结构
,
发光
