ITO界面修饰对量子点发光二极管性能影响研究

对量子点发光二极管(QLED)的阳极氧化铟锡(ITO)进行修饰可有效提高器件的性能,分别利用UV光照法和UV光照溶液法对QLED的阳极ITO进行修饰,研究了阳极修饰对降低注入势垒,提高载流子空穴的注入效率的作用。实验结果表明:与UV光照法相比,UV光照溶液法可更有效调节电荷注入势垒,使电子空穴注入更加平衡。在过氧化氢和邻二氯苯的体积掺杂比例为1∶5,UV光照时间为15 min时,器件最高外量子效率达11.97%、最高发光效率达3.54 cd/A和最高亮度达14 194 cd/m2。     

Si@SiO2/N掺杂碳复合材料的制备及电化学性能研究

提出了一种核壳结构的Si@SiO_2@NC(NC为N掺杂碳)复合材料用于改善锂离子电池硅基负极材料在充放电过程中硅的体积膨胀和导电性差而导致的容量衰减等问题。该复合材料采用氧等离子体技术处理Si纳米颗粒的表面获得SiO_2层,然后在其表面碳化聚苯胺涂层获得N掺杂的无定形碳。SiO_2中间层具有可靠的缓冲效果和良好的机械支撑,可以在充放电过程中抑制Si纳米颗粒的体积膨胀,N掺杂的无定形碳可以用作电子和Li~+的快速传输通道。与Si纳米颗粒相比,Si@SiO_2@NC复合材料的首次放电容量可达2 583.1 m Ah/g,库仑效率为81%,在电流密度为200 m A/g时,循环40次后仍然具有1 015 m Ah/g的高可逆容量。     

固态染料敏化太阳能电池用聚苯胺-乙炔黑空穴导体的制备

以粘土状的聚苯胺-乙炔黑导电材料为空穴导体,制备了固态染料敏化太阳能电池.研究结果表明,将乙炔黑颗粒加入到聚苯胺电解质中,可明显提高该固态染料敏化太阳能电池的光电转换效率.这是由于加入的乙炔黑不仅可以提高聚苯胺电解质的空穴迁移率,改善其可润湿性,而且加强了电解质与光阳极以及对电极之间的界面接触性.最后,加入50%乙炔黑的聚苯胺电解质的电池光电转换效率达到了液态电池的48%.因此,聚苯胺-乙炔黑复合电解质可以作为有效的空穴导体材料,应用到固态染料敏化太阳能电池中.     

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%。     

微波烧结ZrO2(n)增韧Al2O3复合陶瓷组织与性能研究

文章采用微波烧结制备ZrO2/Al2O3复合陶瓷,探讨了纳米ZrO2对Al2O3陶瓷的烧结、力学性能和显微结构的影响.结果表明:纳米ZrO2的加入会对Al2O3陶瓷的显微结构产生影响,ZrO2颗粒以"晶内型"和晶界型两种形式存在,ZrO2的相组成与其含量有关.合理的实验配方及制备工艺有利于ZrO2以四方亚稳相存在.ZrO2含量为15vol%时,ZrO2全部由四方相组成,有利于应力诱导相变增韧,该ZrO2/Al2O3复合陶瓷的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为13350MPa、6.41MPa·m1/2和502MPa.ZrO2/Al2O3复合陶瓷増韧机制为应力诱导相变增韧、内晶型结构增韧和微裂纹増韧.     

Al2TiO5/Al2O3复合材料的制备及其力学性能

采用正交实验的方法研究了MgTi2O5和Fe2TiO5复合添加剂对Al2TiO5/Al2O3复合材料力学性能的影响。实验得出在Al2TiO5中添加5mol%的MgTi2O5和1mol%的Fe2TiO5复合添加剂时,Al2TiO5与Al2O3合成的Al2TiO5/Al2O3复合材料具有最佳的力学性能。在此基础上制备了Al2O3体积百分含量为10%、20%、40%、60%、80%、90%的Al2TiO5/Al2O3复合材料,并且研究了复合材料的微观结构;Al2TiO5/Al2O3复合材料的烧结致密度、强度与弹性模量随Al2O3体积百分含量的增大而增大。Al2O3体积百分含最从10%增加到90%时,复合材料的三点抗弯强度从16.25Mpa上升至272.05Mpa     

边缘原子修饰对扶手椅型MoS_2纳米带光学性质的影响

超快响应和高发光效率是光电器件追求的重要目标,MoS_2单层光探测器的本征响应时间短至3ps,而目前MoS_2单层发光效率低于0.01,要实现应用需要提高至0.7以上。实验上已经制备出MoS_2纳米带,且理论研究表明完美纳米带的激子结合能比单层更高,发光效率也有所提高,但仍然不能满足要求。通过第一性原理计算,我们发现,使用不同的原子饱和扶手椅型MoS_2纳米带的边界原子可以调控其带隙和费米面处能带的来源,进而可以调控其宏观介电常数和光吸收等性质。     

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)。     

原位反应制备Al_2O_3弥散强化ZrO_2基复合陶瓷

为降低氧化锆基陶瓷烧结温度和提高其力学性能,在氧化锆中加入不同含量的纳米铝粉并采用在不同微波烧结温度使铝发生原位反应生成氧化铝弥散强化氧化锆基体的方法制备了Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷。通过XRD物相分析、SEM显微结构观察和力学性能等测试,得到了纳米铝粉含量和微波烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷力学性能和显微结构的影响规律。结果表明:ZrO_2基复合陶瓷素坯较适合的排塑温度为400℃。在保温时间30 min条件下,纯ZrO_2陶瓷和Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷的较佳微波烧结温度为1 350℃。纳米铝粉添加体积含量为0.5%的Al_2O_3/ZrO_2复合陶瓷具有较佳的综合性能,其致密度为98.56%,硬度为14.92 GPa,抗弯强度为607.07 MPa,断裂韧性为15.09 MPa·m~(1/2),抗弯强度和断裂韧性分别提高了10.46%和16.62%。     

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。     

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。     

金属离子掺杂与贵金属沉积对TiO2光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了掺杂La^3＋并沉积Pt的TiO2粉体光催化剂，考察了它对直接耐晒蓝的降解效果。结果表明，以TiO2干凝胶为母体，依次浸渍La^3＋、Pt^4＋所制备的粉体光催化剂La^3＋／Pt／TiO2降解效果比纯TiO2高80％，比相应的La^3＋/TiO2高36％，比Pt／TiO2高10．9％。X射线衍射分析表明，该法制备的TiO2粉体中锐钛矿相占95％以上，没有镧的氧化物形式，Pt以纳米级原子簇的形式沉积在La^3＋／TiO2表面，平均晶粒粒径为7nm，小于TiO2的平均粒径10nm；红外吸收光谱分析表明，无论是纯TiO2还是经过掺杂金属离子、掺杂与沉积贵金属共用后的TiO2，红外吸收光谱图相似，说明掺杂和沉积贵金属并没有极大地改变TiO2的化学结构，光催化性能的提高取决于杂质能级的电子捕获陷阱作用和光生载流子的重新分布。沉积贵金属有利于分离电子-空穴对，但沉积量不宜过大。     

CNFs/CDA纳米纤维复合膜装置的制备与性能研究

以二甲基亚砜/三氯甲烷作为新型双组分溶剂体系,利用溶剂置换法将纤维素纳米纤维(Cellulose nanofibers,CNFs)与二醋酸纤维素(Cellulose diacetate,CDA)复合;利用熔融沉积(Fused deposition modeling,FDM)3D打印技术,在平行导电板上直接打印成型蜂窝状的碳纤维(Carbon fiber,CF)/聚乳酸(Polylactic acid,PLA)复合材料支撑体;采用静电纺丝技术使CNFs/CDA复合纳米纤维直接沉积于蜂窝状CF/PLA支撑体上,制备了基于3D打印技术的CNFs/CDA复合纳米纤维膜装置。利用透射电镜(Transmission eletron microscopy,TEM)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等测试技术对所制备CNFs/CDA复合纤维膜的形貌与结构进行了表征,并测试了CNFs/CDA复合膜装置对蛋白质的吸附性能。结果表明,当CNFs的质量分数为0.5%时,CNFs/CDA复合纳米纤维平均直径可达(381±116)nm,纤维直径分布更均匀,超过80%的纤维尺寸保持在200～500 nm范围内。而且,基于3D打印技术的CNFs/CDA复合纳米纤维膜装置对牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)具有一定的吸附能力,最高吸附量可达433.89 mg/g。     

乳液聚合法制备纳米Al2O3/PS核壳式复合粒子

针对纳米粒子易团聚的特点,本文采用乳液聚合方法制备纳米Al2O3／PS复合粒子来进行改性,考察了不同工艺参数对乳液聚合的影响,并运用TEM、FTIR对复合粒子进行了表征。研究发现：在反应温度为800℃,乳化剂为$DS和OP—10复合乳化剂,St和纳米Al2O3投料比为2：1,单体滴加速度为5滴／min条件下所制备出的复合粒子具有以纳米驰03为核,PS为壳的核壳式结构,其包覆层厚度大约为10～20nm。     

圆化处理法制备高效大尺寸多晶黑硅太阳电池

采用金属辅助化学腐蚀法制备了多晶黑硅,并研究了极低浓度NaOH溶液对扩孔后黑硅结构的圆化作用及其对多晶黑硅太阳电池性能的影响。用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和量子效率(Quantum efficiency, QE)测试仪对黑硅表面形貌及黑硅电池性能进行了表征。结果表明,利用极低浓度的NaOH圆化扩孔后黑硅的尖端及棱角可以减少表面复合的影响。处理后的黑硅表面孔洞均匀且平滑,黑硅太阳电池400~900 nm可见光波段平均反射率为4.15%,批量生产的电池平均转换效率达到17.94%,比常规酸制绒工艺制备的电池平均转换效率提高了0.35%。     

含S,S-二氧-二苯并噻吩单元的红光磷光主体材料的合成与光电性能研究

以咔唑与S,S-二氧-二苯并噻吩为单体制备了交替共聚物pCzFSO;系统研究了聚合物pCzFSO的热、光物理和电化学等性能,并探讨了其作为红光磷光主体材料在电致发光器件中的应用。研究结果表明:聚合物pCzFSO的热分解温度为426℃,带隙为2.77 eV,HOMO/LUMO能级为-5.65 eV/-2.88 eV;以聚合物PCzFSO为发光层制作的电致发光器件ITO/PEDOT:PSS/PVK/pCzFSO/Ba/Al发天蓝光,最大流明效率为0.80 cd/A,最大亮度为635 cd/m~2;以聚合物pCzFSO为主体材料制作的磷光电致发光器件ITO/PEDOT:PSS/PVK/pCzFSO:Ir(Piq)_3/Ba/Al的最大流明效率为1.62 cd/A,最大亮度为1 990 cd/m~2。聚合物pCzFSO是一种有潜力的红光磷光主体材料。     

Zn／纳米CeO2复合镀层的制备及其性能研究

采用电镀方法制备了Zn/纳米CeO2复合镀层,分析了镀液中CeO2颗粒悬浮量、阴极电流密度和镀液温度等因素对复合镀层中纳米CeO2复合量和膜层质量的影响,用正交试验法优选了各工艺参数。采用电化学方法和浸泡法研究了Zn/纳米CeO2复合镀层的耐蚀性。结果表明,相对于纯镀锌镀层,复合镀层晶粒细小,平整光滑,显微组织均匀、致密,并且镀层耐蚀性能有提高。     

石墨烯对电极的制备及其性能分析

石墨烯因具有卓越的导电性、快速的电荷迁移率、高的比表面积及良好的化学和热稳定性,石墨烯对电极应用于太阳能电池具有极高的研究价值。实验采用机械剥离法制备石墨烯,使用低温旋涂法将石墨烯溶液旋涂于FTO导电玻璃,制备出石墨烯对电极并应用于QDSCs。本研究主要对不同旋涂时间得到的不同厚层石墨烯对电极性能进行分析。随着旋涂时间的增加,石墨烯对电极交换电流密度值先增加后减小,短路电流密度Jsc以及电池效率也出现相应的先增后减变化趋势。实验证明旋涂时间为30 s时,石墨烯对电极J0达到最大,石墨烯对电极展现出了对电子空穴对较好的电活性,拟合数据显示石墨烯对电极Rct为2.049Ω·cm~2,短路电流密度Jsc增加到5.21 mA·cm~(-2),电池效率增加到1.87%达到最大。石墨烯对电极电镜测试显示旋涂时间为30 s对应石墨烯膜层厚度为2μm,石墨烯对电极性能最佳。     

UV固化环氧大豆油/纳米SiO2复合涂层制备及性能研究

采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH-590)对纳米SiO2表面进行接枝改性,用傅里叶红外光谱法(FT-IR)对其结构进行表征;将改性纳米SiO2与环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)和乙烯基醚改性环氧大豆油丙烯酸聚氨酯(VASO)按不同比例复合制备光固化纳米复合涂层。结果表明:巯基纳米SiO2的加入显著提高了丙烯酸双键的转化率,并且随着改性纳米SiO2含量的增加漆膜硬度增加,且漆膜耐水性和耐磨性能均有明显改善。     

Re对Ni3Al屈服强度及断裂强度影响的第一原理研究

为了满足航空发动机热端部件材料力学性能的不断提高,应用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了Re对Ni_3Al金属间化合物力学强度的影响。通过建立掺杂Re前后Ni_3Al的滑移模型和断裂模型,计算了晶胞的不稳定堆垛层错能γ_(US)和断裂能γ_C,进而判断Re对Ni_3Al屈服强度和断裂强度的影响。另外根据经验判据,γ_C/γ_(US)值可表征材料的韧脆性。计算结果表明,Re的掺杂增大了Ni_3Al [11■](111)和[1■0](111)两个滑移系下的γ_(US),使得滑移系不易开动,不易使Ni_3Al发生塑性变形,增大了Ni_3Al的屈服强度。Re增大了Ni_3Al在密排面处的断裂能,使得其不易在密排面发生断裂,增大了断裂强度。关于改善Ni_3Al的韧性,Re的掺杂对于密排面上不同滑移方向的影响具有一定的差别。此研究工作可为改善航空发动机单晶叶片的力学性能提供理论基础。