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2018年 第47卷 第9期
刊出日期：2018-09-15

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溅射功率对硫化镉薄膜结构和光电性能的影响

杨恢东;王菁;张翠媛;夏锦辉;李俊魁;谢泳伦;常晨;周铉池;温俊文

2018, 47(9):  1747-1751. 

摘要 ( 5 )   PDF (1566KB) ( 15 )  

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在玻璃衬底上采用射频磁控溅射方法制备了硫化镉(CdS)薄膜,研究了溅射功率对CdS薄膜的结构、表面形貌、光学特性和电学性质的影响.XRD测量表明制备的CdS薄膜均为六方纤锌矿结构的多晶薄膜.随着功率从40 W增加到80 W,H(102)面的峰呈现增强再逐渐减弱的趋势.60 W时薄膜的衍射峰最强,结晶度最好.同时,薄膜的晶粒尺寸随着功率增加先增大再减小.从SEM图像可以看出,制备的薄膜均匀致密且无针孔的出现.在可见光范围内,薄膜的平均透射率都在70;以上.随着功率的增加,薄膜带隙在2.25～2.41 eV的范围内变化,而暗电导率呈现先增加再减少的趋势.

添加不同硼源时金刚石的高温高压合成

李勇;廖江河;谭德斌;宋谋胜;罗开武;肖政国

2018, 47(9):  1752-1756. 

摘要 ( 10 )   PDF (1382KB) ( 18 )  

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在压力6.5 GPa、温度1290～1350℃实验条件下,研究了合成体系中分别添加单质硼、六角氮化硼(h-BN)时金刚石的合成.由于合成体系中添加剂的存在,导致所合成的金刚石颜色发生了明显的改变.傅里叶显微红外光谱(FTIR)测试表明,当合成体系中h-BN添加量较少时,所合成金刚石中含有替代式的氮杂质,且金刚石中有sp2杂化的硼-氮、硼-氮-硼结构存在.当合成体系中h-BN添加量达到2 wt;时,金刚石中的氮仅以硼-氮-硼的结构存在.此外,霍尔效应测试结果表明,硼掺杂金刚石具有p型半导体特性,而合成体系中添加h-BN所制备的金刚石表现为绝缘体.

基于溶剂工程制备高效率钙钛矿太阳能电池

薛宝达;尤帅;毕世青;马向东

2018, 47(9):  1757-1763. 

摘要 ( 9 )   PDF (1912KB) ( 28 )  

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溶剂对钙钛矿(CH3 NH3 PbI3)太阳能电池的制备非常重要,基于目前常用的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)两种溶剂,通过一步旋涂技术制备钙钛矿薄膜,在不同溶剂的比例下制备出来的钙钛矿薄膜质量、结晶性、吸光性能,以及最终的器件转化效率都存在着较大的差异.本文通过调节溶剂的比例,研究其对钙钛矿的薄膜的形貌、结晶性、成膜质量等方面的影响.通过优化DMF和DMSO的比例,得到当DMSO:DMF的比例为7:3时,制备出的钙钛矿薄膜质量最高,用该薄膜制备的钙钛矿太阳能电池器件效率高达19.13;,并结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外吸收光谱(UV-vis)、稳态荧光光谱(PL)等表征手段,具体分析了合适的溶剂比例提升钙钛矿太阳能电池器件效率.

热处理对TiO2薄膜的影响及其光催化性能探究

同帜;王佳悦;樊璐;刘婷

2018, 47(9):  1764-1769. 

摘要 ( 7 )   PDF (1514KB) ( 12 )  

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以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜,探究不同热处理温度对TiO2薄膜的影响及其在紫外光催化下对亚甲基蓝的降解性能,通过热重分析仪(TG-DTG)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积和孔结构分析仪、扫描电镜(SEM)、接触角测试对薄膜的热稳定性、晶相组成、比表面积和孔结构、表面形貌、接触角进行表征分析.结果表明:TiO2的晶型随着热处理温度的升高而发生从锐钛矿型到金红石型的相转变;不同热处理温度下TiO2不同晶型影响紫外光催化降解亚甲基蓝的效果;450℃热处理后的TiO2薄膜结构致密,孔径分布窄,在紫外光照射下对亚甲基蓝的降解率最好,经紫外光照射60 min后,其降解率为100;,且接触角最小为7.8°,表现出超亲水性.

氧化石墨烯/二氧化硅复合材料的制备及其在吸附领域应用研究进展

王鹏鹏;李洁;陈连喜;王雨;方金金

2018, 47(9):  1770-1777. 

摘要 ( 6 )   PDF (1167KB) ( 13 )  

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近十年来,氧化石墨烯(GO)基复合材料日益引起研究者的广泛兴趣,而氧化石墨烯和二氧化硅的复合材料是其中的一个研究热点.本文介绍了氧化石墨烯/二氧化硅(GO/SiO2)复合材料的制备及其在吸附领域的应用.其制备方法包括非共价键法和共价键法,在非共价键法中,包括阳离子表面活性剂法和二氧化硅表面改性法;在共价键法中,包括形成酰胺键(-CO-NH-)、硅酯键(-COOSi-)、碳氧硅键(-C-O-Si-).吸附领域的应用包括对重金属离子、有机物的吸附.最后,我们对氧化石墨烯/二氧化硅复合材料将来的发展进行了展望.

基于温和氧等离子体实现硫化钼P型掺杂的研究

刘明雪;冯少朋;肖少庆;南海燕;张秀梅;顾晓峰

2018, 47(9):  1778-1783. 

摘要 ( 6 )   PDF (1450KB) ( 12 )  

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采用一种处于电容放电模式(E-mode)的温和氧气电容耦合等离子体技术对薄层MoS2进行处理,实现了P型掺杂.通过光学显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和场效应晶体管的转移曲线测试,对MoS2的掺杂机理进行了分析,发现温和氧气等离子体处理过程中氧和钼能形成Mo-O键,从而提供额外的空穴使其电子浓度下降,最终导致其开启电压变高、输出电流下降,同时氧气的化学吸附诱导在MoS2层中引入了P型掺杂.此研究为实现MoS2的P型掺杂提供了新途径.

Mo掺杂锐钛矿相TiO2磁光性能的第一性原理研究

付斯年;李聪;郑友进

2018, 47(9):  1784-1789. 

摘要 ( 9 )   PDF (1297KB) ( 12 )  

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采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法研究了Ti0.97917 Mo0.02083 O2,Ti0.96875 Mo0.03125 O2和Ti30 Mo2 O64超胞模型的晶格常数,能带结构,态密度和吸收光谱分布.研究结果表明,随着Mo掺杂量的增大,掺杂体系的体积逐渐增大,形成能逐渐升高,掺杂越困难.与此同时,掺杂体系吸收带边均显著红移,禁带宽度均变小,所有掺杂体系均转化为n型简并半导体.与未掺杂TiO2相比较,随着Mo掺杂量提高,掺杂体系禁带宽度减小趋势逐渐减弱,吸收光谱红移减弱.同时,体系的磁矩减小.

La掺杂CaMnO3基热电材料微观结构与热电性能研究

赵颖;陈前林;李翠芹;陈凤;钟超泽;张纪芳;薛涛

2018, 47(9):  1790-1797. 

摘要 ( 7 )   PDF (1654KB) ( 11 )  

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采用共沉淀法制备,分别在空气与混合了纳米碳粉的Al2 O3粉末(高温渗碳处理)中进行高温烧结后得到多晶钙钛矿型Ca1-xLaxMnO3(x=0,0.02,0.04,0.10)热电陶瓷,并对陶瓷样品的微观结构、热电性能进行了表征与评价.结论如下:T>700 K时,进行过高温渗碳处理的La2/C(x=0.02)系列,具有体系最大Seebeck系数绝对值240～250μV/K,功率因子PF在2.2～2.4 W·m-1·K-2,即电性能最优.所有掺杂样品较本征半导体热导率κ均有所降低.在920 K时,La2/C系列具有体系最大的热电优值ZTmax=0.067,约为同温度下未掺杂CaMnO3陶瓷ZT值的2倍.

微波辅助法制备氧化铜非酶葡萄糖传感器

马占辉;杨耀国;孙拴梅;王驰;张晓君;孙墨杰

2018, 47(9):  1798-1802. 

摘要 ( 5 )   PDF (1228KB) ( 13 )  

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采用微波辅助法制备了氧化铜(CuO)材料,其结晶度好,没有杂质,呈现片层堆叠而成的块状结构.以CuO材料修饰玻碳电极作为工作电极(CuO/GCE),饱和甘汞电极作为参比电极,铂丝电极作为对电极,在碱性条件下对葡萄糖溶液进行电化学性能检测.该传感器对520 nM到2.0 mM浓度范围内的葡萄糖溶液实现了优良的检测性能,灵敏度为2491.362μA·cm-2·mM-1,检测限为216 nM(S/N=3),在2 s内就可以完成反应.丙烯酸等物质对传感器的影响可以忽略,具有良好的抗干扰性.

Na-X分子筛对Cu(Ⅱ)吸附性能研究

彭利冲;李素芹

2018, 47(9):  1803-1810. 

摘要 ( 3 )   PDF (1354KB) ( 10 )  

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在不同的初始浓度(C0=30 mg/L、50 mg/L、100 mg/L和200 mg/L),溶液pH(2.12～8.19)、反应时间(10 min、20 min、30 min、50 min、70 min、90 min、120 min)下,研究绿泥石为原料制备的Na-X分子筛对水溶液中Cu(Ⅱ)的吸附行为.结论:在温度为298 K、初始Cu2+溶液体积为50 mL,浓度为100 mg/L时,Na-X分子筛的最佳投加量为40 mg;此外,随着初始温度从298 K提高到318 K,Cu(Ⅱ)的吸附能力从125.471 mg/g增加到151.745 mg/g,并且吸附容量随着铜离子初始浓度的增加而增加.本试验结果表明Na-X分子筛可以有效去除含Cu(Ⅱ)的重金属废水;将Langmuir与Freundlich吸附模型进行数据对比,Langmuir模型拟合性很好;另外伪二级动力学能够很好描述分子筛处理含铜废水过程.

可磁分离的"核-壳"结构Fe3O4@SiO2/Bi2WO6/Ag2O催化材料的制备及光催化性能研究

赵强;郭莉;杨晓;吴娇;王婵;张开来;韩宣宣;王丹军;付峰

2018, 47(9):  1811-1817. 

摘要 ( 4 )   PDF (2016KB) ( 11 )  

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采用沉淀-沉积法制备了磁性Fe3O4@SiO2/Bi2 WO6/Ag2O催化材料,利用XRD、SEM和UV-Vis-DRS光谱对其组成、形貌和光吸收特性进行表征.以氙灯模拟可见光,以罗丹明B为模拟污染物对所得催化剂进行性能评价,考察了不同Ag2O复合量对Bi2WO6光催化剂反应活性的影响.结果表明,Fe3O4@SiO2/Bi2WO6/Ag2O的光催化活性明显优于纯Bi2 WO6,当Ag2 O的复合量为0.6;时,催化剂的活性最好.催化剂的活性增强增强机理分析表明,Ag2O的复合有效地降低了Bi2WO6的光生电子-空穴复合率,增加了Bi2WO6的可见光吸收范围.此外,该催化材料可进行磁分离,易于回收重复利用.

铌掺杂钛酸铋钠钾厚膜的制备及其铁电性能

龚跃球;陈泓怡

2018, 47(9):  1818-1822. 

摘要 ( 9 )   PDF (1572KB) ( 10 )  

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根据粉末溶胶法的原理,用旋转涂覆工艺在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备不同Nb含量的(Na0.85K0.15)0.5 Bi0.5Ti(1-x)NbxO3(NKBTNx,x=0.01,0.03,0.05,0.07)厚膜,并研究了厚膜样品的微观结构、介电特性、漏导特性及铁电特性.XRD和SEM的分析结果表明:A位掺杂K、B位掺杂Nb并没有改变Na0.5 Bi0.5 TiO3的晶体结构;Nb的最佳掺入量为0.05.NKBTN5铁电厚膜具有最好的结晶度,尺寸均匀,厚膜表面光滑致密,但有少量微孔.介电频谱测试表明,NKBTNx厚膜的居里温度随着Nb含量的增加而逐渐增加,厚膜的弛豫特性明显增强.此外,NKBTN5铁电厚膜的室温介电常数最大,介电损耗最低,漏电流密度最小,剩余极化值最大(2Pr=48.1μC/cm2),矫顽场最小(77.8 kV/cm).

钙钛矿薄膜的气相法制备及光伏应用的研究进展

陈科球;杜相;林东旭;谢伟广;刘彭义

2018, 47(9):  1823-1838. 

摘要 ( 9 )   PDF (3880KB) ( 16 )  

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近几年,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池迅速兴起并且获得了媲美硅基电池的效率,受到了学术界以及产业界的高度关注.随着效率的提高,如何解决稳定性、大面积制备等问题也迅速被提上日程.汽相薄膜制备方法是目前广泛应用于制备大面积致密半导体薄膜及器件的一种工业技术.自2013年Snaith团队成功实现钙钛矿薄膜的真空汽相沉积以来,汽相制备技术在钙钛矿薄膜及器件制备领域也获得越来越多的研究.本论文将对气相法制备钙钛矿薄膜和器件的研究进行综述.重点介绍气相法制备方法的发展及汽相制备方法中一些共有的物理问题,包括MAI分子蒸发的弥散性问题;真空度对分子扩散及薄膜形态的影响以及温度对固态反应的影响.最后将简单讨论进一步提高材料和器件特性可以采取的方案.

氰基桥联金属镍配合物晶体的制备及其磁性

左明辉;沈金铭;尹乾柱;崔术新

2018, 47(9):  1839-1842. 

摘要 ( 5 )   PDF (1002KB) ( 11 )  

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在水热条件下以K3[Fe(CN)6]作为氰根阴离子,Ni2+作为金属阳离子以及2,2′-联吡啶(2,2′-bpy)为配体制备了金属镍配合物[Ni2(CN)4(2,2′-bpy)]n(1),并用X-射线晶体衍射仪测定了其晶体结构.结果表明:在配合物1中[Ni(CN)4]2-阴离子和[Ni(2,2′-bpy)]2+阳离子通过氰基交替链接成2-D层状结构,磁性测量表明配合物中镍离子间存在反铁磁相互作用.

基于磁流变弹性体的声子晶体带隙隔振研究

文茜茜;于国军;王凌云;朱少杰

2018, 47(9):  1843-1849. 

摘要 ( 3 )   PDF (1436KB) ( 10 )  

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设计了一种基于磁流变弹性体的二维声子晶体隔振器,可用于中高频的机械设备隔振,并对其带隙特性进行分析.以圆柱形铅散射体按正方晶格排列在基体磁流变弹性体当中的二维声子晶体为模型,采用典型的平面波展开法和有限元法研究其能带结构和透射特性,分别计算了不同磁场和不同铁颗粒体积分数情况下声子晶体的带隙,并对禁带范围内的某一频率的位移场进行分析.结果表明:两种方法所计算的带隙结果吻合较好,最大误差为4.9;;铁颗粒体积分数保持不变,增大磁感应强度可以同时增加带隙的位置和宽度;一定的磁场环境下,增加铁颗粒体积分数,带隙位置上移,宽度基本不变;某一频率处,声子晶体的内部波场存在着共振现象.

烧结温度对添加复合助剂制备莫来石-刚玉基陶粒支撑剂性能的影响

力国民;常鑫;朱保顺;王凯悦;周毅;武雅乔;田玉明;白频波

2018, 47(9):  1850-1854. 

摘要 ( 5 )   PDF (1714KB) ( 14 )  

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为了降低陶粒支撑剂的烧结温度,本文以低品位铝矾土和粘土为主要原料,通过添加复合助剂锰矿粉及白云石制备陶粒支撑剂,并研究烧结温度对陶粒支撑剂结构、性能的影响.在烧结过程中发现,引入一定量的锰矿粉和白云石后,在陶粒内部会形成适量液相,可以填充孔隙,包覆于莫来石和刚玉晶粒间促进晶体的生长发育,从而形成致密结构.当烧成温度为1310℃时,制备得到的支撑剂体积密度与视密度分别为1.65 g/cm3和2.99 g/cm3,52 MPa闭合压力下破碎率为8.97;,符合石油天然气行业标准对低密、高强陶粒支撑剂的要求,说明复合助剂在降低烧结温度的前提下还能够提高支撑剂抗破碎能力.

B2O3掺杂对纳米Mn-Zn铁氧体烧结性能的影响

张雪林;华菲;王新;彭会芬

2018, 47(9):  1855-1860. 

摘要 ( 5 )   PDF (1630KB) ( 10 )  

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针对目前的纳米材料掺杂不均,易导致烧结后材料性能差等问题.本文将掺杂物B2O3制成水溶液,然后再与Mn-Zn铁氧体纳米粉体进行混合,以提高B2O3分布的均匀度.研究结果表明:随着B2O3掺杂量的增加,烧结后材料的各项性能呈抛物线规律变化,并于B2O3掺杂量为0.15wt;时达到极值.与未掺杂的材料相比,虽然材料的饱和磁化强度、起始磁导率、居里点及截止频率有不同程度下降,但其功率损耗特性却显著改善.这应得益于B2O3的均匀掺杂使得烧结后材料的致密度提高(相对密度约为98;)以及微观组织的改善.

高能量密度型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4改性的研究进展

魏媛;李世友;李春雷;李宏亮;解静

2018, 47(9):  1861-1867. 

摘要 ( 8 )   PDF (1022KB) ( 10 )  

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尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有工作电压高、结构稳定、适合快充快放等特性成为高能量及高功率密度型正极材料的有力竞争者.结合了近几年的研究报道,介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4的结构、制备方法、改性方法及其应用前景,着重介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4材料晶型结构对其性能的影响,并指出该材料目前存在的问题和研究重点.

基于温和等离子体技术的二硫化钨可控减薄

冯少朋;肖少庆;南海燕;顾晓峰

2018, 47(9):  1868-1872. 

摘要 ( 15 )   PDF (1847KB) ( 13 )  

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二硫化钨(WS2)作为二维过渡金属硫族化合物(TMDs)中的一员,具有独特的光学和电子性能,引起学术界和产业界的高度关注和广泛研究.当厚层WS2转变为少层甚至单层WS2时,其能带结构由间接带隙转为直接带隙,因此可用于光电探测器,和电致发光器件等.本文采用一种处于电容放电模式(E-mode)下的温和电感耦合等离子体对WS2进行减薄.通过使用不同的RF功率密度,厚层WS2可以被快速减薄,而少层WS2可以被逐层减薄.拉曼和荧光表明,随着WS 2样品被减薄,其荧光显著增强.本研究为对二维材料的可控减薄提供了新途径.

不同碳源浓度金刚石涂层刀具切削石材的性能研究

陆峰;王筱晴;查丽琼;闫广宇;吴玉厚

2018, 47(9):  1873-1880. 

摘要 ( 8 )   PDF (2025KB) ( 15 )  

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采用不同碳源浓度金刚石涂层刀具与未涂层刀具铣削石材,研究切削参数对切削力及加工表面质量的影响,分析刀具磨损机理,找到金刚石刀具最佳切削参数,进而实现切削优化.采用正交实验法,通过测力仪测量出不同刀具、不同切削参数下的切削力,测试已加工材料的表面粗糙度,观测刀具磨损情况.结果表明,对铣削分力Fx、Fz影响最大的是涂层碳源浓度;对铣削分力Fy影响最大的是切削深度;对表面粗糙度影响最大的是进给速度;当主轴转速达到n=3000 r/min、进给速度为vf=300 mm/min、切削深度d=1.0 mm、涂层碳源浓度为3;时,刀具切削性能最佳;3;涂层碳源浓度金刚石刀具较其他碳源浓度(含未涂层)刀具,加工后的石材表面粗糙度最低、切削力最小、耐磨性高,提高了加工精度,延长刀具的使用寿命.

不同厚度TS-1空心球分子筛的制备及表征

杨虹;缪平;孙琦;张燚;田大勇

2018, 47(9):  1881-1886. 

摘要 ( 17 )   PDF (2165KB) ( 16 )  

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以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,低成本硫酸钛(Ti(SO4)2)为钛源,在传统碱处理的基础上通过溶解-再结晶的后处理方法,制备得到了形貌规整且大小均匀的球形TS-1空心纳米颗粒,其颗粒尺寸约为200 nm.采用X射线衍射(XRD),N2吸脱附测试,扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)以及红外可见光谱(FTIR)等手段对不同后处理条件所得空心材料进行表征,结果表明,再结晶时间对空心材料的壁厚有明显的影响,且所得样品中Ti物种主要是以骨架内四配位形式存在的.同母体分子筛相比,空心材料在丙烯环氧化反应中体现出更好的催化活性.

钛铪酸钡薄膜的制备与形貌

余娟;李丹;周恒为;瞿腾飞;尹红梅

2018, 47(9):  1887-1891. 

摘要 ( 2 )   PDF (1510KB) ( 11 )  

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溶胶-凝胶工艺在(100)Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了BaHfxTi1-xO3(x=0.005,0.01,0.02)薄膜.通过X射线衍射仪、拉曼光谱对薄膜微观结构进行了测试,采用APEX型多功能力学测试系统的3D显微镜模块和SEM对薄膜表面粗糙和厚度进行了表征.结果表明:薄膜中Hf4+进入BaTiO3晶格中,且BaHfxTi1-xO3具有明显的(200)取向,当x=0.005时取向度最大(1.94),晶粒尺寸最小(21.34 nm);薄膜拉曼光谱发现随Hf4+含量的增加BaHfxTi1-xO3薄膜各光学声子模对应的拉曼振动模式峰都发生了蓝移,显示出四方相的特征谱,四方相的程度随Hf含量的增大而减弱;所有薄膜表面较平整,均方根粗糙度(RMS)在21～26 nm之间.

含镝锌抗菌白炭黑的制备及抗菌性能研究

万佶芃;陈于芝;唐晓宁;张彬;胡艳玲

2018, 47(9):  1892-1898. 

摘要 ( 4 )   PDF (1608KB) ( 10 )  

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以工业水玻璃和小苏打为原料,采用溶胶-凝胶法制取载体白炭黑.在一定条件下,将具有抗菌性能的锌元素和稀土镝元素附着在白炭黑载体上,制备得到一种含镝锌型抗菌白炭黑.通过单因素实验分析不同反应条件对产品抗菌性能的影响,确定出较佳制备条件:锌离子浓度为0.7 mol·L-1、稀土镝离子的浓度为0.005 mol·L-1、反应时间为60 min.该制备条件下材料的抗菌率达到80.38;.采用SEM、EDS、BET、ICP和粒径分析等手段对该样品进行表征.结果表明,抗菌白炭黑呈无定形态,且结构松散、粒径小且分布较为均匀,锌含量为3.32;、镝含量为557 mg·kg-1.

大范围ReS2纳米带的化学气相沉积制备及特性表征

张秀梅;肖少庆;史丽弘;康培培;南海燕;顾晓峰

2018, 47(9):  1899-1903. 

摘要 ( 3 )   PDF (1433KB) ( 11 )  

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采用化学气相沉积方法,在整个SiO2(300 nm)/Si衬底上制备出了大面积、高质量的单层及多层ReS2纳米带,纳米带的长度可达150μm.利用光镜、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL),拉曼(Raman)以及X射线光电子能谱分析(XPS)等手段对所得不同层数的ReS2样品进行了表征.结果表明:所制备的ReS2纳米带的拉曼信号与化学气相沉积方法制备的(CVD)单层及多层的薄膜材料差别不大,而其荧光峰出现了明显的展宽,且峰位出现了明显的蓝移.化学气相沉积法(CVD)制备ReS2纳米带操作简单,可控性与可重复性高,对其基础研究和未来潜在应用有着比较重要的现实意义.

利用锌渣氧粉碱驱晶化法制备纳米氧化锌紫外吸收剂

杨利姣;詹锋;郭小炜;陈南春

2018, 47(9):  1904-1909. 

摘要 ( 4 )   PDF (2992KB) ( 10 )  

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以硫酸为浸出剂,提取锌渣氧粉中的锌,形成精制ZnSO4溶液为锌源,NaOH溶液为沉淀剂,采用低温开放溶液法制备出纳米氧化锌,研究锌碱摩尔比、反应温度、不同初始锌离子浓度对产品晶体结构和形貌的影响,确立控制条件:初始Zn2+浓度0.1 mol·L-1,锌碱摩尔比1:5,控制62℃条件下恒温搅拌反应1 h,制备出锥形的六方晶系纤锌矿结构纳米氧化锌,颗粒分布均匀,平均粒径为100 nm.ZnO的形成是以负离子四面体ZnO2-2为生长基元,由Zn(OH)2到ZnO"结晶-溶解-再结晶"过程.制备的氧化锌在紫外光区280～400 nm波段有很强的吸收性,在可见光区有较好的透过率,具有良好紫外光遮蔽性和可见光透过性,可作为紫外线吸收剂使用.

不同结晶度高岭石的带电性研究

程宏飞;佘刚;周熠

2018, 47(9):  1910-1916. 

摘要 ( 13 )   PDF (989KB) ( 16 )  

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本文采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热分析(TG-DSC)等三种表征手段,对四个不同地区高岭石样品的结构特征进行了研究.结果表明,高岭石结晶度高低顺序为:淮北>大同>龙岩>清远,Hinckley结晶度指数与脱羟基温度具有较好的相关性.利用电泳仪测定了高岭石颗粒在不同pH条件下的表面电位,并且通过线性拟合pH值-电位图得到了不同结晶度高岭石的零电荷点(PZC).进一步研究得出4种高岭石具有相近的PZC,其范围为3.2～4.3.在pH=7条件下,高岭石的表面电位与Hinckley结晶度指数呈现正相关,而PZC受结晶度指数的影响不强烈.

本征薄层异质结(HIT)太阳能电池的研究现状及展望

杨秀钰;陈诺夫;陶泉丽;徐甲然;张航;陈梦;白一鸣;陈吉堃

2018, 47(9):  1917-1927. 

摘要 ( 32 )   PDF (915KB) ( 25 )  

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HIT(Heterojunction with intrinsic thin-layer)太阳能电池,即具有本征非晶硅薄层的异质结太阳能电池,利用了非晶硅薄膜/单晶硅衬底的异质结结构,从而结合了单晶硅和非晶硅太阳能电池优良的特点.这种类型结构的电池可以在较低温度下(<250℃)制造,具有良好的光照稳定性和温度稳定性,成本低而且效率高,目前效率达到26.7;.文章简述了HIT太阳能电池的结构和工作原理,并且总结了HIT电池的研究和应用现状.除此之外,还分析了提高HIT太阳能电池效率的方法以及HIT电池广阔的应用前景和巨大的商业化潜力.

纤维状矿物模板制备纳米SiO2纤维

谢亮;王平;匡猛;李之锋;罗秋云;周毅;李晓清

2018, 47(9):  1928-1932. 

摘要 ( 2 )   PDF (1319KB) ( 10 )  

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以凹凸棒石粘土为矿物模板,通过水热酸浸法制备纳米SiO2纤维.采用X射线衍射仪分析样品物相组成,X射线荧光光谱仪测定样品成分,扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析产物的形貌.结果表明:反应后,样品SiO2含量从62.27;升高到98.74;,Al2O3含量从12.64;下降到0.66;,MgO含量从7.91;下降到0.11;.随着反应温度提高和反应时间延长,样品中Al3+和Mg2+含量逐渐减少;动力学分析表明,反应过程中八面体阳离子溶出遵循表面反应控制的未反应收缩核模型.产物具有纳米尺度的纤维状形貌.

复合添加剂对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

薛宗伟;吴锋;李志坚;李心慰;栾旭;罗旭东

2018, 47(9):  1933-1937. 

摘要 ( 4 )   PDF (1668KB) ( 12 )  

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以高纯氧化镁粉为主要原料,复合添加纳米单斜氧化锆粉和纳米氧化钇粉,经配料、成型和烧结后,制备氧化镁陶瓷试样.对烧结试样进行XRD物相分析和SEM显微结构分析,研究氧化钇和氧化锆复合比例、烧结温度对氧化镁陶瓷抗热震性的影响.结果表明:氧化镁和氧化锆、氧化钇和氧化锆均形成四方氧化锆固溶体,活化方镁石晶体的晶格,提高烧结试样的致密程度和强度,试样抵抗热应力的能力增强;加入复合添加剂的试样通过四方氧化锆固溶体相变增韧、氧化锆固溶体第二相颗粒增韧和微裂纹增韧提高烧结试样的抗热震性.

碳化硅增强环氧树脂复合材料的制备及性能研究

姜一鸣;刘琨;唐学昆;李自顺

2018, 47(9):  1938-1943. 

摘要 ( 14 )   PDF (1626KB) ( 24 )  

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为了提高环氧树脂的摩擦磨损性能,利用碳化硅颗粒填充改性制备了碳化硅/环氧树脂复合材料,探讨了碳化硅含量对于复合材料摩擦磨损性能的影响及磨损表面的磨损机理,分析复合材料的弯曲性能和动态力学性能,揭示了碳化硅的增强机理.结果表明高含量的微米碳化硅能够明显降低环氧树脂的摩擦系数,提高其耐磨性能:与纯环氧树脂相比,添加60wt;碳化硅的复合材料摩擦系数降低了21.44;,而添加40wt;碳化硅的复合材料,体积磨损率降低了83.49;.同时高碳化硅含量下复合材料的弯曲性能和动态力学性能有所增加.

高锰酸钾对石墨烯及石墨烯-CaTi2O4(OH)2复合材料电化学性能的影响

包启富;董伟霞;顾幸勇;黄凌宇

2018, 47(9):  1944-1948. 

摘要 ( 6 )   PDF (1489KB) ( 10 )  

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由于CaTi2O4(OH)2导电性较差,为进一步提升CaTi2O4(OH)2电化学性能,将具有优异导电性的石墨烯材料与之复合.采用C为原料,H2 SO4为插层剂,KMnO4为氧化剂还原制得石墨烯,将两者复合制备石墨烯-CaTi2 O4(OH)2复合材料.研究高锰酸钾用量对石墨烯-CaTi2O4(OH)2复合材料电化学性能的影响.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的显微结构、形貌进行检测分析,采用恒电流充放电(CP)和循环伏安(CV)等技术测试其电化学性能.实验结果表明:当高锰酸钾用量5 g时,可以制备出氧化、还原程度良好,电化学性能优异的石墨烯,与CaTi2O4(OH)2复合制得样品电极,其电化学性能最优,在5 A/g的工作电流密度下,样品比电容高达394.2 F·g-1是纯CaTi2O4(OH)2电容值(162 F·g-1)的2.43倍.

立方氮化硼体积分数对颗粒增强铝基复合材料性能的影响

胡美华;毕宁;李尚升;宿太超;高广进;于昆鹏

2018, 47(9):  1949-1953. 

摘要 ( 14 )   PDF (1184KB) ( 18 )  

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在高压条件下制备了具有高致密性的立方氮化硼(c-BN)颗粒增强铝基复合材料,研究了颗粒增强相c-BN的体积分数对铝基复合材料性能的影响.对c-BN颗粒增强铝基复合材料的致密性、组分、布氏硬度以及热导率等方面的影响进行了表征.研究结果表明:使用高压的方法可以有效降低基体与增强相反应生成的新相、提高材料的致密性和样品洁净度,样品的相对密度在96.3;～98.5;之间;随着c-BN体积分数的增加,复合材料的硬度逐渐增大,布氏硬度在32.4～78.2 HB之间;热导率在191.5～198.5 W/(m·K)之间,高体积分数c-BN铝基复合材料的热导率高于低体积分数的热导率.高压方法为复合材料的制备提供了新手段和思路.

稀土Tb掺杂对BiFeO3纳米颗粒结构及磁性能的影响

王晓军;田澍

2018, 47(9):  1954-1959. 

摘要 ( 12 )   PDF (1828KB) ( 10 )  

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用溶胶凝胶法制备了Bi1-x Tbx FeO3(x=0,0.5,0.1,0.15和0.2)纳米晶体,研究了Tb掺杂对BiFeO3样品晶体结构和磁学性质的影响.通过XRD分析和Rietveld精修表明,样品属于扭曲的菱方钙钛矿结构,随掺杂浓度的提高,空间点群逐步由R3c转变为Pbnm,当掺杂量x=0.2时,几乎全部属于Pbnm空间群.TEM测量显示,掺杂后样品的颗粒尺寸均小于100 nm,相同晶面的面间距随掺杂浓度的增大而减小.磁性测量表明,所有掺杂样品的磁性能都得到了增强,样品的剩余磁化强度和矫顽力随掺杂浓度的增大先增加后减小.

ZL101A铝合金微弧氧化纳米陶瓷涂层的腐蚀行为研究

张宇;赵燕伟;宋仁国

2018, 47(9):  1960-1965. 

摘要 ( 3 )   PDF (2130KB) ( 10 )  

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本文通过在硅酸盐电解液中加入纳米TiO2添加剂,研究了在NaCl溶液中长时间浸泡后,ZL101A铸造铝合金微弧氧化陶瓷涂层的腐蚀行为.结果表明,微弧氧化涂层可以在一定程度上保护基体不被腐蚀,电解液中加入纳米TiO2添加剂后,不但填补部分疏松层的孔洞,也增加了致密层的厚度,有效阻挡了Cl-对基体的直接侵入.

改性芳纶纤维接枝氧化石墨烯的研究

张清坡;熊玉竹;戴骏;王倩;江猛

2018, 47(9):  1966-1971. 

摘要 ( 8 )   PDF (1429KB) ( 12 )  

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借助硅烷偶联剂APTS的桥联作用,将氧化石墨烯接枝到紫外辐照改性的芳纶纤维表面,制成改性芳纶纤维接枝氧化石墨烯(m-AF-GO)的杂化材料.经FTIR、XPS和SEM测试表明氧化石墨烯成功接枝到改性芳纶纤维表面,且比未改性的芳纶纤维具有更加粗糙的表面.TGA显示改性芳纶纤维表面接枝氧化石墨烯提高了芳纶纤维的热稳定性.相比于芳纶纤维/炭黑/天然橡胶(AF/CB/NR)材料,m-AF-GO/CB/NR材料表现出更优异的界面相互作用和机械性能.

以1-(2-甲基-苯并咪唑基)-1,4,7-三氮杂环癸烷为配体的铜(Ⅱ)配合物的晶体结构和理论计算

张拴;杨若澜;郭惠;范广;周彩华

2018, 47(9):  1972-1978. 

摘要 ( 2 )   PDF (1430KB) ( 14 )  

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以1,4,7-三氮杂环癸烷和氯甲基苯并咪唑为起始原料,一步反应合成了一种新的N-功能化的四齿配体,并用X射线衍射法测定了其铜(Ⅱ)配合物([CuClL]·[ClO4])的晶体结构.结果表明,该配合物由阳离子单元[CuClL]+和阴离子单元ClO4-组成,中心铜原子与一个氯离子、大环配体的三个氮原子和苯并咪唑基的一个氮原子配位,形成扭曲的四方锥结构.为了揭示配合物的配位性质与电子结构之间的关系,基于密度泛函理论,利用DFT-B3LYP/6-31G(d)研究了配合物的前沿分子轨道分布(HOMO,LUMO),Mulliken原子电荷和能带.计算结果表明,2-甲基苯并咪唑基侧基的N(4)原子比N(5)原子具有更强的电荷转移能力,因为N(4)的HOMO和LUMO组分比N(5)的大,证明了Cu和N(4)之间形成了配位键.此外,配合物的前线分子轨道能分别为-0.18722 a.u.(HOMO)和-0.10239 a.u.(LUMO).配合物的能级差ΔE(ELUMO-EHOMO)值为0.08483 a.u.,较小,说明其在光照条件下容易激发,不稳定.

超声辅助热回流法制备钒酸铋及其性能研究

李杰;逄显娟;宋晨飞

2018, 47(9):  1979-1984. 

摘要 ( 3 )   PDF (1378KB) ( 11 )  

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以硝酸铋和偏钒酸铵为反应物,采用超声辅助热回流的方法成功制备出了单斜白钨矿结构的钒酸铋(BiVO4)光催化剂.利用X射线衍射、透射电镜、比表面积、X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征.同时,以可见光(400 nm<λ<580 nm)为光源,有机染料亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了其光催化性能.结果表明,采用超声辅助热回流法制备的BiVO4光催化剂主要由纳米片组成,大小在200～800 nm之间,纳米片沿着(040)晶面优势生长.光降解MB的实验结果显示,制备的BiVO4纳米片具有良好的可见光催化性能,经可见光照射5 h后,MB的降解率约为75;.

立方相KNbO3晶体本征空位点缺陷的电子结构研究

谭兴毅;左安友;任达华

2018, 47(9):  1985-1989. 

摘要 ( 2 )   PDF (1119KB) ( 10 )  

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利用第一性原理从头计算方法对立方相KNbO3晶体的肖特基缺陷的稳定性、能带结构、电子态密度和磁性性质进行了研究.发现含本征点缺陷的KNbO3体系结构稳定;K,Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体产生铁磁性;O空位则无此性质.K空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O原子2p轨道退简并;Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O-2p电子极化.

混合阴离子磷酸盐RbCd6(P2O7)2P3O10的热学与光学特性研究

林珠妹

2018, 47(9):  1990-1994. 

摘要 ( 11 )   PDF (1035KB) ( 14 )  

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利用高温固态反应技术合成了一种新型磷酸盐RbCd6(P2 O7)2 P3O10,并用高温熔盐法自发结晶获得了其单晶.X射线单晶衍射分析表明,该物质结构中含有两种孤立的聚阴离子:P2O7二聚体与P3O10三聚体.两种不同的聚阴离子基元共存于一种结构中,在磷酸盐体系中很少见.这一发现不仅丰富了磷酸盐的结构化学,而且为混合阴离子材料的设计提供了新视角.此外,对该物质的热稳定性及光学性能进行了表征.

季铵盐改性蒙脱石的制备与表征

彭琪;葛莹莹;李宁林

2018, 47(9):  1995-1998. 

摘要 ( 4 )   PDF (1252KB) ( 27 )  

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采用十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对钠基蒙脱石(MMT)进行季铵化改性,制备有机蒙脱石(CMMT),对改性后的蒙脱石进行X射线衍射(XRD)、电位分析法(PA)、红外光谱(FT-IR)和热分析(TGA)等分析表征,并用改性后的蒙脱石吸附五氟尿嘧啶(5-FU)后测定并比较其载药量.结果表明,改性剂已成功插入到蒙脱石的层间;相比于钠基蒙脱石,有机蒙脱石的层间距和热稳定性均有所增大;当制备季铵盐有机改性蒙脱石时,反应温度为80℃,且CTAC的用量是MMT的2.5倍阳离子交换容量时,形成的有机蒙脱石的阳离子化程度和对5-FU的载药量最高.此外,考察并比较了有机蒙脱石和钠基蒙脱石的体外细胞毒性,结果显示有机蒙脱石具有更好的生物相容性和更低的细胞毒性.