人工晶体学报

王本发, 王守志, 王国栋, 俞娇仙, 刘磊, 李秋波, 武玉珠, 徐现刚, 张雷

2023, 52(2): 183-195.

摘要 ( 441 )

PDF (26198KB) ( 466 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

宽禁带氮化镓(GaN)材料以其独特的性质和应用前景成为国内外研究的热点,高质量GaN单晶衬底的制备是获得性能优异的光电子器件和功率器件的基础。钠助熔剂法生长条件温和,易获得高质量、大尺寸的GaN单晶,是一种具有广阔商业化前景的GaN单晶生长方法。钠助熔剂法自20世纪90年代末期被发明以来,经过20多年的发展,钠助熔剂法生长的晶体在尺寸与质量上都取得了长足的进步。本文从晶体生长原理和关键工艺(籽晶选择、温度梯度以及添加剂)等方面综述了钠助熔剂法生长GaN单晶研究进展,并对其面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。

碲锌镉器件技术进展及其在SPECT中的应用

吴忠航, 孙斌, 黄钢, 屈骞, 唐懿文, 孙九爱

2023, 52(2): 196-207.

摘要 ( 201 )

PDF (10316KB) ( 204 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

核医学成像设备中的探测器是整个设备的核心部件。基于闪烁体探测器的核医学成像设备存在光电转换效率低和能量分辨率差等关键问题,短期内难以有效解决。而近年来碲锌镉半导体探测器的发展使得核医学成像设备在能量分辨率和空间分辨率等方面取得了很大的提高。本文以单光子发射计算机断层成像(SPECT)技术为例,首先介绍了核医学成像原理及设备组成,然后从碲锌镉探测器的工作原理及基本结构出发,综述了碲锌镉探测器的新技术及其在临床核医学的应用,最后结合核医学领域应用的需求展望了碲锌镉探测器的研究重点和技术发展趋势。

基于ZnO电子传输层钙钛矿太阳能电池的研究进展

卢辉, 温谦, 王佳棋, 沙思淼, 王康, 孙伟东, 吴建栋, 马金福, 侯春平, 盛之林, 冯伟光

2023, 52(2): 208-219.

摘要 ( 108 )

PDF (15619KB) ( 88 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

作为新一代低成本、高效率的光伏器件,以有机卤化铅CH₃NH₃PbX₃(MAPbX₃,X=Br、I、Cl)为光吸收层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)相比于其他类型的光伏器件,具有原料丰富、工艺简单等特点。在较短的时间内,该类电池效率已由3.8%迅速攀升至25.7%,几乎可以媲美商用硅太阳能电池,成为能源应用领域的一颗新星。氧化锌(ZnO)因其具有材料易于加工、电子迁移率高、制造成本低廉且形貌结构多样等优点,被作为该类电池较为重要的一种电子传输层(ETL)而被广为研究。本文主要以不同结构的ZnO纳米薄膜ETL作为研究对象,对其在PSCs中的应用进行了总结,详细介绍了基于不同形貌ZnO纳米结构PSCs的研究进展,分析了该类电池面临的主要问题与解决处理方式,并对未来的发展趋势进行了展望。

不同高径比下浮区晶体生长熔体内对流不稳定性分析

王苗苗, 张传成, 任浩, 唐绪兵, 丁守军, 邹勇, 黄护林

2023, 52(2): 220-228.

摘要 ( 117 )

PDF (12968KB) ( 97 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文通过数值模拟的方法,研究了零重力条件下半浮区液桥内熔体热毛细对流的演化规律。在液桥的高度L和温差ΔT保持不变的情况下,通过改变液桥的半径R来改变液桥的高径比(Ar=L/R)。随着高径比Ar的变化,液桥内的对流表现出不同的流动特征。在Ar=0.5时,热毛细对流处于三维稳态;在Ar=1时,流场和温度场从稳态模式向非稳态周期多频振荡模式转变,它们之间的频率关系满足倍频关系(f_n=nf₁);在Ar=1.25时,监测点的速度振荡频率增大,表现为较小幅度的振荡模式,且温度振荡消失。

掺杂对GaN晶体力学性能影响的研究

王海笑, 李腾坤, 夏政辉, 陈科蓓, 张育民, 王鲁华, 高晓东, 任国强, 徐科

2023, 52(2): 229-234.

摘要 ( 126 )

PDF (4052KB) ( 126 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对GaN单晶力学性能的研究有助于解决其在生长、加工和器件应用中的开裂问题。本文围绕掺杂对GaN单晶力学性能的影响,通过纳米压痕法测试了不同掺杂类型(非掺、Si掺和Fe掺)GaN单晶的弹性模量和硬度,测试结果表明掺杂对GaN单晶的硬度有重要影响。Si掺、Fe掺GaN较非掺样品硬度有所提升,用重掺杂的氨热GaN单晶作为对照,也证明了这一结论。通过高分辨X射线衍射分析和原子力显微镜表征实验发现,晶体结晶质量、接触面积等因素对GaN单晶硬度的影响较小。对GaN表面纳米压痕滑移带长度和晶体晶格常数进行测试,结果表明,掺杂影响GaN单晶硬度的主要原因是缺陷对GaN位错增殖、滑移的阻碍作用和掺杂引起的GaN晶格常数的变化。

红外LED用GaAs单晶的垂直梯度凝固制备研究

路淑娟, 陈蓓曦, 张路, 曹波, 张云博, 马志永, 齐兴旺, 于洪国

2023, 52(2): 235-243.

摘要 ( 91 )

PDF (9734KB) ( 75 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

GaAs单晶是当前光电子器件的主要衬底材料之一,在红外LED中有着重要应用。但杂质浓度高、迁移率低等缺点会严重影响红外LED器件性能。为生产出低杂质浓度、高迁移率、载流子分布均匀、高利用率的红外LED用掺硅垂直梯度凝固(VGF)法GaAs单晶,本文研究了热场分布、合成舟和炉膛材质、工艺参数对单晶的成晶质量、杂质浓度、迁移率、载流子分布的影响。利用CGSim软件对单晶生长热场系统进行数值模拟研究,温区一至温区六长度比例为8∶12∶9∶5∶5∶7时,恒温区达到最长,位错密度达到1 000 cm^-2以下,成晶率达到85%。采用打毛石英合成舟进行GaAs合成,用莫来石炉膛替代石英炉膛,可以获得迁移率整体高于3 000 cm²/(V·s)的GaAs单晶,满足红外LED使用要求。对单晶生长工艺参数展开研究,采用提高头部生长速度、降低尾部生长速度的方式提高单晶轴向载流子浓度均匀性,头尾部载流子浓度差降低33%,尾部迁移率从2 900 cm²/(V·s)提高到3 560 cm²/(V·s)。单晶有效利用长度提高33%,单晶利用率达到75%,大幅降低了原料损耗成本。

大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术

李振兴, 柏伟, 王琰璋, 刘江高, 张瑛侠, 折伟林

2023, 52(2): 244-251.

摘要 ( 115 )

PDF (15381KB) ( 111 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

碲锌镉(CdZnTe)晶体性能优越,是高性能碲镉汞(HgCdTe)外延薄膜的首选衬底材料。双面抛光是一种加工质量较高的碲锌镉晶片表面抛光方式,其具有效率高、平整度好、晶片应力堆积少的优点。但当碲锌镉晶片尺寸增大后,其加工难度也随之上升,易出现碎片多、加工速率慢、表面平整度差等问题。本文开展了大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术研究,深入分析了面积大于50 cm²的非规则碲锌镉晶片双面抛光工艺中,不同参数对抛光质量的影响,通过模拟并优化晶片运动轨迹,优化抛光液磨粒粒型、抛光压力、抛光液流量等抛光工艺参数,实现了具有较高抛光速率和较好表面质量的大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光加工,对进一步深入研究双面抛光技术有着重要意义。

h-BN型超晶格等离子体光子晶体能带特性研究

武振宇, 贾萌萌, 侯笑含, 刘富成, 范伟丽

2023, 52(2): 252-260.

摘要 ( 74 )

PDF (8966KB) ( 70 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

六方氮化硼(h-BN)晶格结构是一种类六方对称复式超晶格结构。具有h-BN晶格构型的光子晶体以其宽光子带隙特点受到国内外学者的广泛关注。本文利用不同尺度低压气体放电管与Al₂O₃介质棒周期性排列,构建了新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体,实现其空间结构和等离子体参数的动态调控。利用微波透射谱对比研究了h-BN型超晶格与简单三角晶格等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目。分析了放电电流、介质棒阵列数对不同频段光子带隙的影响,以及电磁波入射角度对电磁传输特性的影响。结果表明:等离子体的引入不仅能够形成新的光子带隙,而且可以选择性地使部分禁带位置发生移动;相对于简单三角晶格,h-BN型超晶格等离子体光子晶体呈现出更多光子带隙;Al₂O₃介质棒阵列数对等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目均具有重要影响。电磁波入射角度变化越大,电磁传输特性差别越显著,透射谱相关性越差。本文所设计的新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体为制作可调谐光子晶体提供了新的思路,在微波和太赫兹波控制领域具有潜在应用价值。

边界载荷对层级椭圆穿孔板超材料带隙的影响

张祖坚, 郭辉, 王晓玮, 袁涛, 孙裴

2023, 52(2): 261-270.

摘要 ( 82 )

PDF (10614KB) ( 26 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探索边界载荷对超材料带隙特性的影响,本文构建了一种层级椭圆穿孔板超材料,将载荷直接作用于结构的边界,采用有限元法研究了边界载荷导致结构变形所引起的带隙变化。建立了3个层级椭圆穿孔板有限元模型,将三维椭圆穿孔板简化为二维平面结构,以便于研究结构的面内带隙特性。分析了有无边界载荷作用时层级椭圆穿孔板的带隙特性、传输损耗和带隙边界对应的振型。结果表明,引入层级设计可降低带隙频率,施加边界载荷可打开更多完全带隙和方向带隙,从而更好地抑制弹性波传播,为穿孔板类超材料设计提供了一种新思路。

射频磁控溅射法制备MoS₂薄膜的最佳工艺参数研究

张俊峰, 孙再征, 孔腾飞, 蔡根旺, 李亚平, 胡莎, 樊志琴

2023, 52(2): 271-280.

摘要 ( 84 )

PDF (9810KB) ( 72 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用射频(RF)磁控溅射法在石英衬底上制备了MoS₂薄膜。通过正交试验研究了溅射时间、溅射温度、氩气流量和溅射功率对MoS₂薄膜结构的影响。通过XRD、Raman、XPS、EDS和SEM对MoS₂薄膜的结晶度、薄膜厚度和表面形貌进行分析,得到了制备MoS₂薄膜的最佳工艺参数。发现溅射温度较高或较低结晶度都很差,在较低的溅射温度下样品的XRD衍射峰不明显。而当温度为250 ℃时,样品的XRD衍射峰较多,结晶度较好。根据正交试验法得出溅射温度对MoS₂的结晶效果起着至关重要的作用,其次是氩气流量。当溅射温度为250 ℃,氩气流量为6 mL/min,溅射时间为30 min,溅射功率为300 W或400 W时,MoS₂膜的结晶度较好。在这个条件下制备的膜较厚,但为以后的实验指明了方向。保持溅射温度、溅射功率和氩气流量不变,通过减少时间成功制备了厚度为58.9 nm的薄膜。

高温扩散工艺制备带隙可调的β-(Al_xGa_1-x)₂O₃薄膜

谭黎, 张俊, 张敏, 赵荣力, 邓朝勇, 崔瑞瑞

2023, 52(2): 281-288.

摘要 ( 65 )

PDF (7578KB) ( 63 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

β-(Al_xGa_1-x)₂O₃因其优异的抗击穿及带隙可调节性在现代功率器件及深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用前景,然而传统直接生长工艺的复杂性和难度限制了其进一步的发展。因此,本文采用较为简单的高温扩散工艺在c面蓝宝石衬底上成功制备了β-(Al_xGa_1-x)₂O₃纳米薄膜。利用X射线衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计对其进行了表征。由于高温下蓝宝石衬底中的Al原子向Ga₂O₃层扩散,β-Ga₂O₃薄膜将转变为Al、Ga原子比例不同的β-(Al_xGa_1-x)₂O₃薄膜。实验结果显示:当退火温度从1 010 ℃增加到1 250 ℃时,薄膜中Al的平均含量从0.033增加到0.371;当退火温度从950 ℃增加到1 250 ℃时,薄膜的厚度从186 nm增加到297 nm,粗糙度从2.31 nm增加到15.10 nm;当退火温度从950 ℃增加到1 190 ℃时,薄膜的带隙从4.79 eV增加至5.96 eV。结果表明高温扩散工艺能够有效调节β-(Al_xGa_1-x)₂O₃薄膜的光学带隙,为β-(Al_xGa_1-x)₂O₃基新型光电子器件提供了实验基础。

基于第一性原理的单层WS₂热输运特性研究

关斌, 刘远超, 张厚梁, 钟建斌, 邵钶, 蒋旭浩, 徐一帆

2023, 52(2): 289-297.

摘要 ( 72 )

PDF (6816KB) ( 34 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

二维WS₂是一种层状过渡金属硫化物,因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS₂声子的输运特性,分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS₂晶格热导率的影响机理,计算了其声子的临界平均自由程,提出通过调整阻断频率的方法来调控WS₂的晶格热导率。研究结果表明:单层WS₂在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,声学声子支起主要作用,特别是纵向声学(longitudinal acoustic, LA)声子支对单层WS₂热导率的贡献百分比最大(44.28%);单层WS₂声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率。本文研究可为基于单层WS₂纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导。

Ru掺杂MoS₂对SO₂F₂和H₂S气体吸附的第一性原理研究

张瑞恩, 陈林聪, 李欣然, 赵海龙, 符小桃, 范晓舟, 雷添翔

2023, 52(2): 298-306.

摘要 ( 56 )

PDF (10728KB) ( 29 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文基于第一性原理探讨了Ru掺杂的单层MoS₂ (Ru-MoS₂)的结构及其对SF₆绝缘设备中的两种主要分解气体SO₂F₂和H₂S的传感和吸附行为。Ru原子进入硫空位从而产生Ru-MoS₂,结果表明,Ru-MoS₂对SO₂F₂和H₂S气体的吸附能(E_ad)分别为-1.52和-2.11 eV,属于化学吸附。通过能带分析(BS)和态密度(DOS)分析进一步证明了两个体系的吸附性能,并阐述了Ru-MoS₂用于电阻式气体传感器时的气体吸附传感机制。除此之外,本文在理论上探索了不同温度下Ru-MoS₂解吸附SO₂F₂和H₂S的恢复时间,在598 K温度下,SO₂F₂吸附体系的恢复时间为6.40 s,展示出该新型材料在高温下对气体的可恢复性。本文研究内容为Ru-MoS₂检测SF₆绝缘设备中的两种主要分解气体SO₂F₂和H₂S提供理论基础,从而促进电力系统的稳定运行。

异价阳离子替代实现的金属卤化物CsCdCl₃的明亮宽带绿色发光

宋妍, 王录, 陈明星, 魏荣敏, 李新慧, 贾贞, 夏明军

2023, 52(2): 307-314.

摘要 ( 79 )

PDF (7271KB) ( 43 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略,用三价锑离子部分取代CsCdCl₃中的二价镉离子,促进自陷激子的产生,使CsCdCl₃∶Sb³⁺产生了明亮的宽带绿色发光,中心波长为530 nm。机理研究结果表明,CsCdCl₃∶Sb³⁺ 中相邻SbCl₆八面体被孤立,形成了低维电子构型,促进了Sb³⁺ 局域化,实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外,尽管CsCdCl₃和RbCdCl₃均属于ACdCl₃(A为碱金属家族),但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl₃属于正交晶系,空间群为Pnma;CsCdCl₃属于六方晶系,空间群为P6₃/mmc。CsCdCl₃的结构对称性大于RbCdCl₃,其晶体结构偏离立方相的扭曲程度比RbCdCl₃小,导致CsCdCl₃∶Sb³⁺比RbCdCl₃∶Sb³⁺有较小的斯托克斯位移,并造成发射光谱的蓝移。本工作不仅为异价阳离子取代设计新的发光材料提供了方法,而且为通过晶体结构对称调控金属卤化物的发光性能提供了思路。

不同合成方法对LiMgPO₄∶Dy发光性能的影响

尹子龙, 冯光文, 陈恒雷

2023, 52(2): 315-321.

摘要 ( 96 )

PDF (5780KB) ( 24 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

分别采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了LiMgPO₄和LiMgPO₄∶Dy,通过热重-差热热分析仪、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、场发射高倍扫描电镜、紫外可见分光光度计和荧光分光光度计研究了不同合成方法对LiMgPO₄∶Dy晶体结构、形貌和发光性能的影响。结果表明,溶胶凝胶法的最低合成温度为750 ℃且晶体中几乎不存在其他晶相,而高温固相法在950 ℃合成的晶体中仍然存在少量Mg₃(PO₄)₂晶相;相比于高温固相法,溶胶凝胶法合成的样品形貌比较规则;两种方法合成的样品在可见光区域光吸收能力差,而在紫外区域高温固相法合成的样品光吸收能力明显较高;高温固相法合成的LiMgPO₄∶Dy光学带隙范围为3.76~3.93 eV,溶胶凝胶法合成的LiMgPO₄∶Dy光学带隙范围为3.85~3.94 eV,合成方法对样品的光学带隙影响较小。LiMgPO₄∶Dy的最佳激发波长为350 nm,最强发射峰位于579 nm处,相比于高温固相法,溶胶凝胶法合成样品的发光强度更好。

一例吡嗪羧酸镉配合物的合成、结构及荧光性质研究

田娜, 刘英才, 杨远航, 肖晨希, 朱建宇, 段博峰, 张强, 宋娟

2023, 52(2): 322-326.

摘要 ( 80 )

PDF (2501KB) ( 49 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

吡嗪化合物因其独特的结构及活性被广泛应用于制药、医学、化学等领域。水热法以水作为溶剂,具有绿色无污染、简单易操作等特点,是合成配合物的首选方法。本文以2,6-双(2-吡嗪基)吡啶-4-对苯甲酸(Hbppc)和CdCl₂·2.5H₂O为原料,用水热合成法合成了一例新型的配位化合物[Cd(bppc)(H₂O)Cl]_n,并运用单晶X射线衍射、红外光谱和拉曼光谱分析等手段对配合物的结构进行了表征,结果表明此配合物为一维链状结构。对自由配体2,6-双(2-吡嗪基)吡啶-4-对苯甲酸及配合物[Cd(bppc)(H₂O)Cl]_n进行荧光分析,结果表明所得配合物具有较好的荧光性质。

双钙钛矿结构Rb₃GaF₆∶Er³⁺,Yb³⁺的合成及上转换发光特性研究

李敬远

2023, 52(2): 327-333.

摘要 ( 127 )

PDF (10696KB) ( 53 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点,是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600 ℃下合成了双钙钛矿结构Rb₃GaF₆∶Er³⁺,Yb³⁺上转换发光材料,并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下,制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er³⁺的²H_11/2-⁴I_15/2、⁴S_3/2-⁴I_15/2能级上的电子跃迁,同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er³⁺的⁴F_9/2-⁴I_15/2能级上的电子跃迁。此外,本文探究了Rb₃GaF₆∶Er³⁺,Yb³⁺的上转换发光机理。

ZnW/β中ZnO含量对其催化四氢萘加氢裂化反应性能的影响

王磊, 党辉, 张燕挺, 陈胜利

2023, 52(2): 334-344.

摘要 ( 55 )

PDF (10956KB) ( 24 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Zn的引入不仅可以调控β分子筛的酸性质,而且还会影响催化剂的加氢活性。为了研究Zn的引入对催化剂加氢裂化反应性能的影响,利用浸渍法合成了一系列不同ZnO含量的ZnW/β加氢裂化催化剂,并对其物理化学性能进行了分析表征。研究了ZnO含量对其催化四氢萘加氢裂化制备BTX(苯/甲苯/二甲苯)催化性能的影响。结果表明,最高BTX收率随着ZnO含量的增加先升高(质量分数<1%时)后降低(质量分数>1%时),这是由于随着ZnO含量的增加,ZnW/β催化剂的强酸量和总酸量明显减小,抑制了四氢萘的过度裂化。而当ZnO的负载量达到1%(质量分数)后,ZnO与WO₃反应会生成非活性组分ZnWO₄晶体,非活性组分ZnWO₄晶体的生成量随着ZnO的含量增大而增大,降低了催化剂中加氢活性组分WO₃的含量,导致ZnW/β催化剂的加氢中心与酸中心匹配不佳。ZnO负载量为1%的ZnW/β催化剂在反应空时为0.36 h时达到最高的BTX收率(41.57%,质量分数),说明该催化剂的酸量适中且加氢中心与酸中心匹配最佳。因此,催化剂金属中心与酸中心合适的匹配及适中的酸强度是提高BTX收率的关键。

Cu@PtCu催化薄膜的构筑及氧还原催化性能研究

邓晓婷, 李振溱, 姚启文, 尹绍峰, 谢志勇, 梁伊丽, 刘峰

2023, 52(2): 345-353.

摘要 ( 62 )

PDF (8979KB) ( 41 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用喷涂或转印方法制备的质子交换膜燃料电池催化层存在活性不均匀或活性位点易失效的问题。本研究用静电纺丝法制备高导电性的柔性碳纳米纤维薄膜,然后将析氢电位较高的Cu以脉冲电沉积的方式均匀沉积到纤维膜上,制备出Cu纳米晶/碳纳米纤维膜,最后通过原位置换还原,合成Cu@PtCu/碳纳米纤维(Cu@PtCu/CNF)催化薄膜。Cu@PtCu/CNF催化薄膜解决了催化层活性不均的问题,且可以直接作为催化层使用。采用 SEM、XRD、XPS 等对其形貌、结构进行了表征。电化学测试结果表明,在pH=4、氯铂酸浓度为0.25 mg·mL^-1时获得的Cu@PtCu/CNF催化薄膜,其面积比活性为49 m²·g^-1。在5 000个循环的稳定性测试后,电化学活性比表面积保持74%,半波电位下降了9 mV,均优于商业Pt/C催化剂。

微米及纳米WC-Co基BDD污水处理电极的制备研究

张韬, 薛喆, 万方, 张天颖, 彭广盼, 黄国栋

2023, 52(2): 354-362.

摘要 ( 77 )

PDF (14801KB) ( 29 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

硼掺杂金刚石(BDD)是高级氧化法污水处理领域的一种电极材料,其衬底材料的选择是电极涂层制备的核心问题之一,良好的衬底材料可提高膜基结合力,从而延长电极的使用寿命。本文提出以热膨胀系数较小的WC-Co为衬底,采用热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备微米、纳米两种表面形貌的BDD电极,并利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法对两种电极的物理性能、表面状态及电化学性能进行表征,研究结果表明:在沉积速率方面,微米薄膜是纳米薄膜的1.5倍,但纳米薄膜具有更小的残余应力,仅为-0.6 GPa;两种电极在0.5 mol/L的H₂SO₄溶液中均展现较宽的电化学窗口(约为3.7~3.9 V)和极小的背景电流,在K₃[Fe(CN)₆]氧化还原系统中表现出良好的准可逆特性,这些特性均与常规Si、Nb、Ti基BDD电极相似。在此基础上,本文对两种电极开展了苯酚模拟废水处理和加速寿命试验(ALT),结果显示:相同参数下,纳米电极在ALT中使用寿命约为423 h,明显优于微米电极的310 h;在苯酚氧化实验中,两种电极对苯酚均展现了较好的矿化效果,化学需氧量(COD)处理的电流效率为88%~94%,与标准BDD电极相接近。因此,WC-Co或可作为BDD污水处理电极的良好衬底材料。

稀土石榴石基闪烁体——一种新的闪烁体

北京滨松光子技术股份有限公司供稿

2023, 52(2): 363.

摘要 ( 126 )

PDF (1735KB) ( 166 )

当期目录