基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池

采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc-Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640mV,短路电流密度Jsc为37.35A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。     

三角和六角对称ZnO分支纳米结构及其光学特性研究

采用简单的热蒸发法可控制备三角和六角对称Zn O纳米结构。借助于X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微结构进行表征和分析。研究结果证实:三角和六角对称Zn O分支纳米结构的主干沿[0001]方向生长;三角对称Zn O的分枝沿[21 10]、[1210]和[1 120]晶向,而六角对称的分枝沿[0001]晶向;基于电镜表征和晶体表面能分析,提出了Zn O纳米结构的形成机制。利用紫外可见光吸收光谱(UV-vis)和光致发光谱(PL)研究了2种Zn O分支纳米结构的光学特性。位于3.23 e V(三角)和3.24 e V(六角)的PL发射峰为Zn O的带边发射,与Zn O体材料相比出现明显的红移。     

多孔SiO2负载纳米ZnO抗菌材料的制备及其性能研究

针对纳米ZnO在制备以及使用的过程中极易发生团聚从而影响其抗菌性能这一缺点,设计实验使得纳米ZnO在溶胶凝胶过程中与多孔SiO₂进行复合。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)以及透射电子显微镜(Transmission electron microscopy, TEM)等可以发现,ZnO很好地复合在多孔SiO₂的骨架上并且分散得较为均匀。通过表面积测试(Brunner-emmet-teller measurement, BET)以及光致发光光谱(Photoluminescence spectrum,PL)的测试可以发现,复合材料的比表面积得到提高且光学性能加强。通过菌落计数法探究复合材料与单组分纳米ZnO的抗菌性能差异以及复合材料中纳米ZnO含量的变化导致的抗菌性能的变化。结论证明,当纳米ZnO与多孔SiO₂进行复合之后,材料的抗菌性能得到了极大的提高,抑菌率超过了99%。     

非水体系合成多种形貌氮化硅基纳米孔材料

分别以乙腈、氯仿和甲酰胺为溶剂,十八胺为模板剂,通过非氧化物溶胶-凝胶过程合成了多种形貌的氮化硅基纳米孔材料。利用X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)、透射电子显微镜(T ransm iss ion e lectronm icroscope,TEM)、N2吸附-脱附和电子能谱(Energy d ispers ive spectroscope,EDS)对样品进行了表征。XRD结果显示产物是层间距为4.7 nm和3.6 nm的层状相材料。TEM照片表明,在乙腈、氯仿和甲酰胺溶剂中分别得到花状、片状和核-环状形貌的氮化硅基材料。N2吸附-脱附分析表明,产物具有较高的比表面积和窄的孔径分布。EDS分析证明,产物含有S i,N,C,C l元素而不含有O元素。非水体系中表面活性剂自组装形成的介观相可以作为模板来指导具有特殊介观结构和形貌的纳米材料的合成。     

纳米网状MnO_2薄膜电极的制备

针对MnO_2存在导电性差、真实比容低、离子传导性差等问题,开发了新的制备方法,制备出了纳米网状结构的Ti基IrO_2-MnO_2纳米涂层。采用2种不同脉冲阳极电沉积法制备具有纳米网状结构的IrO_2-MnO_2纳米涂层,并利用XRD和场发射扫描电镜(FESEM)表征了工艺参数(不同沉积电流、沉积时间、沉积通断比)对IrO_2-MnO_2纳米网状结构生长状况的影响。研究表明:恒电流脉冲阳极电沉积法在沉积电流为2 mA,沉积时间10 min,沉积通断比为7∶1时得到的IrO_2-MnO_2纳米涂层其表面具有网状形貌。恒电位脉冲阳极电沉积法在沉积电位为1 V,沉积时间1 min,沉积通断比为5∶1能获得纳米网状MnO_2;恒电位法脉冲阳极电沉积比恒电流法脉冲阳极电沉积制备的薄膜电极纳米网状形貌明显,电化学性能对比需进一步实验验证。     

热退火对溅射法Al-Sn共掺ZnO薄膜光电性能的影响

利用射频磁控溅射方法,采用AZO靶和Sn靶共溅射的方法在钠钙玻璃衬底上制备了Al与Sn共掺杂的ZnO (ATZO) 薄膜样品,再对样品进行300,350,370,400,500 ℃ 5种不同温度和1,2,4 h 3种不同时间的退火处理。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)对其相结构及形貌进行了表征和分析。结果表明,所制备的ATZO薄膜都是六角纤锌矿结构,在（002）方向上表现出择优生长且表面都较为均匀。采用UV vis分光光度计测试薄膜样品的透过率,结果显 示370 ℃退火2 h的样品在400~760 nm处有87.09%的最高平均透过率,对应的光学带隙为3.40 eV;同时,此样品具有最低的电阻率为4.22×10-2 Ω·cm和最高的载流子浓度和迁移率,分别为6.44×1020 cm-3和4.30 cm2/(V·s)。     

高性能混凝土微观结构及其高耐久性形成机理

运用X射线衍射分析(XRD)、差热-热重分析(DTA-TG)、扫描电子显微镜观察和X射线能谱分析(SEM-EDAX)及压汞法孔结构分析(MIP)研究了高性能混凝土的水化产物、显微结构和孔结构,在理论上探讨了高性能混凝土在严酷环境条件下的高耐久性机理.结果表明,高性能混凝土的水化产物是低C/S比的CSH凝胶、CH和C3AH6,其显微结构致密,孔结构以孔径小于10 nm的凝胶孔为主.合理的水化产物组成和致密的微观结构决定了高性能混凝土具有优异的耐久性.     

CdS纳米晶体的合成与表征

以四甲基二硫化秋兰姆(TMTD)为新型有机硫源,与醋酸镉在不同的反应温度、时间下合成出纳米CDS晶体,用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段研究了CDS纳米晶体的结构和形成.结果表明,反应温度、时间对CdS晶体的形貌和组成有影响,随温度升高,晶体形貌从粒子聚集体过渡到花形结构,同时讨论了纳米晶体的形成机理.     

SPT方法在纳米粒子布朗运动观测中的应用

纳米粒子布朗运动特性对Micro-/Nano-PIV的使用和与粒子相关的物理现象的研究有重要意义.观测了200nm荧光粒子的布朗运动,利用单粒子追踪(SPT)算法和自编程序处理图像,获得粒子的均方位移,计算了实验扩散系数Dexp为2.09×10-12 m2/s.与Stokes-Einstein公式估计的理论扩散系数Dth相比,二者量阶一致,但实验扩散系数的数值偏小约5%.对相关的实验误差进行了分析.     

利用SiO2欧泊制备高比表面积三维有序大孔碳

通过自组装的方法制备了面心立方结构的S iO2欧泊,并利用其为模板,分别采用“体积模板”与“表面模板”两条途径,合成了两类不同结构的三维有序大孔碳材料,分析了填充次数对产物形貌结构的影响。通过场发射扫描电子显微镜和氮气等温吸附-脱附分析对所合成的三维有序大孔碳进行了表征。结果表明:两种结构的碳材料都保持了欧泊的三维有序性,并且具有高的比表面积与孔容。这类材料在催化、分离、吸附以及电极等领域有着广阔的应用前景。     

聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯共聚物的合成与表征

采用原子转移自由基聚合方法(A tom transfer rad ica l po lym erization,ATRP),以α-溴丙酸乙酯为引发剂,溴化亚铜和联二吡啶为催化体系,合成了端基为卤原子的单分散聚甲基丙烯酸甲酯(PMM A-X)预聚体。以此PMM A-X为大分子引发剂,在同样催化体系下,引发苯乙烯聚合,得到了分子量分布较窄的聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯(PMM A-b-PS t)嵌段共聚物,并用红外光谱(IR)、核磁共振谱(1H-NM R)、凝胶渗透色谱(GPC)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形态进行了初步表征。结果表明,嵌段共聚物中聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分数为28%,数均分子量(M n)为4.76×104,多分散系数(PD I)为1.49。经TEM表征,发现该嵌段聚合物具有周期性层状相分离结构,层状取向周期达到了400 nm左右,在紫外-可见波长范围内。这一特征长周期为嵌段共聚物材料用作光波导等光学器件提供了结构基础。     

Ag/AgI/BiOI花状微球的制备及其光催化性能研究

采用微波辅助溶剂热法和光化学还原法制备了Ag/AgI/BiOI花状微球。用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜来表征产物的结构及形貌,通过N2吸附-解析等温曲线和紫外可见漫反射光谱来分析产物的比表面积和光吸收特性。结果表明:Ag/AgI/BiOI花状微球是由大量厚度约为50 nm的纳米片在空间放射状排列而形成的,当n Ag/AgI∶n BiOI=0.1∶1时,Ag/AgI/BiOI比表面积最大,对可见光吸收最强,对亚甲基蓝的光催化降解效率最高。结合金属-半导体的界面效应和半导体光催化材料的特性,提出Ag/AgI/BiOI的催化机理是一种基于表面等离子体共振效应的光催化降解反应机理。     

纳米ZnO的制备及红外发射率研究

以草酸、醋酸锌和无水乙醇为原料，采用溶胶-凝胶方法合成了干凝胶前驱体，并以其热重-差熟分析(TG—DTA)为依据，在一定温度煅烧研磨获得纳米ZnO粉体，经X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析表明实验终产物为纤锌矿结构的纳米ZnO，平均粒径约20nm。XRD分析结果还表明纳米ZnO中存在一定的晶格畸变现象。利用IR-1红外发射率测量仪测量了纳米ZnO粉体及其经不同温度热处理后样品在8～14μm波段的平均发射率，初步探索了纳米材料作为隐身材料的应用前景。发射率测试结果表明纳米ZnO的发射率比微米ZnO的发射率大，并且随着热处理温度的增加，发射率单调下降并逐渐趋近于微米ZnO。文中结合XRD分析结果，对上述现象给出了一定的解释。     

不同形貌CeO_2的制备及其在污水催化臭氧化处理中的性能

采用水热合成法,以Ce(NO3)3·6H2O为铈源,分别制备了CeO2纳米片、纳米棒和纳米管等3种不同形貌的催化剂,并对其进行了化学结构和表面性能的表征;将这些催化剂用于催化臭氧化降解废水时发现催化剂的表面形态及反应体系的控制条件对催化效率具有显著的影响,其中CeO2纳米管表现出最优良的催化活性。在CeO2纳米管用量为0.5 g,臭氧投加量为15 mg/min时催化臭氧化反应2 h后,对体积为1 L、初始TOC浓度为100 mg/L的柠檬黄溶液中的有机物矿化率高达97%,因此,纳米CeO2作为催化臭氧化技术中新型催化剂具有很大的发展前景。     

阳极氧化铝模板法制备CoPt纳米管

采用电化学直流沉积,首次在氧化铝模板中成功制备出直径为50 nm的CoPt纳米管高度有序阵列。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对样品的结构和磁学特性进行测试。分析表明,CoPt纳米管是以面心立方(fcc)结构存在。当外加磁场与纳米线平行时,CoPt合金纳米管的矫顽力达450 Oe,这种大面积制备的CoPt纳米管希望在超高密度信息磁存储上得到应用。     

P(VDF-TrFE)和铜酞菁齐聚物的接枝与表征

为提高偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物[Po ly(V iny lidene fluoride-trifluoroethy lene),P(VDF-T rFE)]与铜酞菁齐聚物(Copper ph tha locyan ine o ligom er,o-CuP c)复合物的相容性,对聚合物进行化学修饰,赋予其活泼苄氯基团,进而与o-CuP c发生酯化反应,将其部分接枝到聚合物链上1。H-NM R和FT-IR表征证明了接枝的成功。透射电子显微镜(T ransm iss ion e lectron m icroscope,TEM)分析表明,与P(VDF-T rFE)和o-CuP c的共混物相比,所制备的接枝纳米复合物[P(VDF-T rFE)-g-CuP c/CuP c]中o-CuP c的分散性大大提高;o-CuP c颗粒的粒径在60~100 nm之间,约相当于共混物中的1/6。     

Mg，RE(La，Ce)的添加对热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si涂层耐蚀性影响

采用热浸镀的方法,通过改变Mg,RE的添加量来制备不同成分合金涂层。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、盐雾实验、腐蚀失重测试来分别研究Mg,RE添加量对55%Al Zn 1.6%Si Mg RE合金涂层耐蚀性的影响;并通过对最佳成分的合金涂层电化学测试和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)物相分析,与55%Al-Zn-1.6%Si进行对比,判断其腐蚀机理。实验结果表明：Mg能细化晶粒,强化晶界,1.5%Mg添加量耐蚀性最为优异;RE可以减小熔液表面张力,细化晶粒,提高耐蚀性,0.12%RE添加量较为合适;Mg和RE的加入使涂层中Al发生了择优取向,使涂层中的择优晶面的数量减少,涂层表面电位趋于均匀化,微电池腐蚀的驱动力变小,从而导致了涂层的腐蚀速度降低,在腐蚀溶液中耐蚀能力增强,55%Al-Zn-1.6%Si-1.5%Mg-0.12%RE合金涂层的自腐蚀电位为-0.983 V,自 腐蚀电流密度仅为16.91 μA/cm2。     

CF8611/AC531复合材料性质及其与7B04铝合金接触腐蚀的电化学研究

设计了CF8611/AC531复合材料的正面(Front surface,FS)试件和侧面(Side surface,SS)试件及3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液,借助电化学工作站、扫描电镜和扫描振动电极等设备,开展了复合材料和7B04-T74铝合金在不同状态下的电化学测量及偶接全浸试验。在恒温35℃、3.5%NaCl溶液中浸泡0h和96h后,FS试件自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为96和117mV,1.742×10~(-7)和2.213E×10~(-7) A/cm~2,铝合金则分别为-870和-897mV,2.920×10~(-5)和3.068×10~(-5) A/cm~2。FS和SS试件在恒温35℃、3.5%NaCl+12.5%Cu_2SO_4电解液中的极化电流密度分别为3.99×10~(-4)和1.01×10~(-3) A/cm~2,且在碳纤维裸露处均有明显Cu金属沉积;在恒温35℃、3.5%NaCl电解液中,FS/7B04偶对电偶电流密度均值为6.75E×10~(-6) A/cm~2,低于SS/7B04偶对的6.2×10~(-5) A/cm~2。结果表明:复合材料电化学性能稳定;FS试件电化学活性低于SS试件;证明了碳纤维在复合材料电化学响应中的贡献,指出了原始表面存在碳纤维裸露缺陷,由此划分了活性阴极区和惰性阴极区;接触腐蚀中铝合金的主要腐蚀形式是点蚀,并伴有少量沟状腐蚀,揭示了沟状腐蚀的发生机理和发展路径;SS试件对铝合金的电偶效应较FS试件显著,讨论了偶对中复合材料未失效的原因,指出表面阴极点及Al 3+的水解可能会减弱电偶效应。     

Li2Ru0.6Mn0.4O3/氧化石墨烯复合材料的制备 及电化学性能

采用氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)与固相法制备的Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3复合得到Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3/GO复合电极材料,并利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)和能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)分别对其晶体结构、形貌进行了表征。氧化石墨烯不仅可以改善Li_2Ru_(0.6)Mn_(0.4)O_3的导电性,而且可减小其在电解液中因溶解而发生的副反应。电化学测试表明:复合后电极材料的循环性能和倍率性能得到了明显的改善,200圈以后容量依然为初始容量的87.5%;5C大倍率的充放电后,电流密度回到0.1C时,容量保持在初始容量的95%以上。     

Cu_2O改性ZnO纳米阵列表面的润湿性与紫外响应行为研究

在ITO基底上采用电化学沉积法制备了Cu_2O改性的ZnO纳米阵列,通过场发射电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和接触角测量仪等对其微纳结构和表面润湿行为进行了研究。实验结果显示,低表面能Cu_2O粒子的吸附增强了ZnO纳米阵列的超疏水性。很多材料表面对水滴有较高黏附力是因为材料表面微槽中密封的空气而产生的毛细管附着力,而ZnO纳米棒阵列表面对水滴的高黏附性是因为其表面的范德华力作用。改性后样品表面形成的ZnO-Cu_2O微纳分层结构减小了样品表面与水的接触面积。另外,加上Cu_2O自身的低表面自由能,共同导致范德华力减小从而使得表面对水滴的黏附小而具有很好的超疏水性。