国家自然科学基金(60274040)
- 作品数：12 被引量：82H指数：6
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- 相关领域：理学一般工业技术冶金工程更多>>
- 锐钛矿相TiO_2纳米晶制备与相成因研究被引量：2
- 2005年
- 采用TiCl4的乙醇溶液作为前驱体,制备了TiO2纳米晶.通过X射线衍射(XRD)、差热-热重同步分析(DTA-TGA)等方法研究了纳米晶的相组成、晶型及粒径(A:4nm-10nm).通过控制实验条件,可以得到单一的锐钛矿相TiO2纳米晶。研究发现,随着热处理温度的升高,纳米晶粒子的晶格畸变率变小,表明纳米晶的晶型变好;在400℃以下,纳米晶粒子增长速度比较慢,源于焙烧所提供的能量首先消耗在结构弛豫上。
- 周立新曹望和夏天付姚田莹
- 关键词：纳米晶粒晶型TIO2锐钛矿相结构弛豫TICL4
- 用于紫外光传感器的透明纳米TiO_2薄膜的制备被引量：1
- 2006年
- 采用溶胶-凝胶法于不同温度下制备出了不同厚度、均匀透明、机械性能和光电特性稳定的TiO_2多孔纳米薄膜．光电测试结果表明,焙烧温度和膜厚能够显著影响薄膜电极的光电特性．450℃焙烧制得的电极由结晶度高、光电活性相对较强的锐钛矿相构成,其光电流最大．低于此温度,薄膜结晶度较差,膜内缺陷较多,不利于光生载流子的传输；而高于此温度,薄膜因发生由锐钛矿到金红石的相变,使得光电活性相对较弱的金红石含量不断增大,从而降低了光电流．膜厚的增加有利于提高紫外光的吸收强度从而提高电极的光电活性,但过厚的膜厚将加大光生电子一空穴对的复合几率,引起电极光电活性的降低．另外,薄膜电极的紫外光电流响应灵敏度和光生电流稳定性与电极电位有关．电位为0．4 V时,光电流趋于饱和,其强度为30．8μA,光电响应时间约1 s,基本具备了在紫外光传感器方面应用的性能．
- 付姚曹望和
- 关键词：纳米TIO2薄膜光电特性
- 锐钛矿相TiO_2纳米薄膜的制备及光致发光研究被引量：16
- 2005年
- 以钛酸四丁酯[Ti(O-BU)4]为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿相TiO2纳米薄膜.用X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)光谱分别对不同烧结温度和不同手段(旋转涂敷法与一次摊涂法)制备的TiO2薄膜进行了表征.XRD分析表明TiO2薄膜的锐钛矿相(101)面上具有一定的择优取向.PL分析表明,在室温下,当用260nm激发TiO2薄膜时,在370～500nm范围内呈现出很宽的发光带,其对应着不同的发光中心;此外用545nm激发TiO2薄膜时,在近红外区域内818nm附近处展示出半高宽较宽且强度较强的发光峰.
- 夏天曹望和田莹付姚周立新
- 关键词：溶胶-凝胶法光致发光发光中心
- TiO_2纳米晶和薄膜的制备及微观性质研究被引量：7
- 2004年
- 以钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米晶和薄膜。分别用X射线衍射(XRD)和差热-热重分析(DTA-TGA)对不同温度热处理的样品进行了表征。XRD分析表明:经过热处理的样品,锐钛矿相TiO2纳米晶平均粒子尺寸为5 3～32 4nm,其薄膜的平均粒子尺寸为6 7～29 6nm,但经相同温度热处理的TiO2纳米晶平均粒子尺寸普遍较薄膜样品大,此外,TiO2薄膜的相转变温度比纳米晶约高150℃,且其锐钛矿相(101)面上具有一定的择优取向,取向因子为0 53;DTA-TGA结果表明,360～500℃,TiO2凝胶从非晶态-锐钛矿相的转变是逐渐转变的过程;实验所制备样品的比表面积可达72 57m2/g,呈现出巨大的表面效应;同时光生载流子能在极短的时间内(<20ps)跃迁到TiO2纳米颗粒表面,有利于电子和空穴的分离。
- 夏天曹望和周立新田莹付姚
- 关键词：溶胶-凝胶法相转变载流子
- 透明纳米TiO_2薄膜的制备及其紫外光电特性研究被引量：6
- 2006年
- 采用溶胶-凝胶法于ITO导电玻璃和石英玻璃基底上制备了均匀透明的TiO2多孔纳米薄膜。XRD和AFM测试结果表明,构成薄膜的TiO2粒子为锐钛矿相,粒径约为50nm。紫外-可见(UV-vis)吸收光谱显示,制得的TiO2薄膜对紫外光表现出很强的吸收特性。借助标准三电极体系进行的光电化学测试结果表明,在紫外光照射下,制得的薄膜电极可产生稳定的阳极光生电流,且电流大小显著依赖于照射光的波长(λ),λ=320nm的光产生的光电流最大。另外,薄膜电极中的光电流大小与电极电位(U)有关。高于0.6V的电位可有效抑制光生电子向电解液的注入,并增大光生电子向导电基底的扩散速度,从而提高阳极光电流的大小。实验结果表明,纳米TiO2薄膜在紫外光传感器的制备方面具有较好的应用潜力。
- 付姚曹望和
- 关键词：特种功能材料纳米TIO2薄膜
- TiO_2纳米粒子热处理过程相变原因研究被引量：15
- 2005年
- 通过差热 热重分析(TG DTA)和 X射线衍射分析(XRD)对热处理过程中 TiO2 纳米粒子相变过程进行了研究。结果表明,在热处理过程中, 纯锐钛矿相TiO2 纳米粒子的相变温度与粉体粒径的大小有关,当粉体粒径<21nm时,金红石相的标准自由能大于锐钛矿相,粉体不会发生相变。当粉体粒径增大到21nm以上时,情况相反,粉体可能发生相变,表现出明显的尺寸效应。
- 付姚曹望和夏天周立新田莹
- 关键词：TIO2相变表面自由能
- 板钛矿相对TiO_2纳米晶相转变的影响研究被引量：16
- 2005年
- 本文以Ti(O BU) 4为前驱体 ,采用溶胶 凝胶工艺制备了TiO2 纳米晶。通过X 射线衍射 (XRD)分析证明了所制备的锐钛矿相TiO2 纳米晶中含有一些板钛矿相 ,发现在较低的热处理温度下 ,TiO2 纳米晶就发生了相转变 ,并且板钛矿 金红石相转变的过程比锐钛矿 金红石相转变过程快 ;同时锐钛矿相的晶胞常数c的变化似乎部分归因于有板钛矿相的存在。差热 热重同步分析 (DTA TGA)表明 ,在 36 0～ 5 0 0°C之间 ,可以观察到板钛矿 锐钛矿相转变的存在。最后对TiO2 纳米晶中含有的板钛矿相对锐钛矿 金红石相转变的作用机制进行了简要的分析。
- 夏天曹望和付姚田莹周立新
- 关键词：溶胶-凝胶相转变
- Zn^(2+)离子掺杂对纳米TiO_2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响被引量：1
- 2010年
- 采用sol-gel法制备了Zn2+离子掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极。通过X射线衍射(XRD)、吸收光谱、原子力显微镜(AFM),结合光电流作用谱研究了Zn2+离子掺杂对TiO2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响。结果表明,在所选浓度范围内,Zn2+离子掺杂浓度对薄膜的相组成和紫外光吸收强度无明显作用,但可显著改变薄膜表面颗粒大小和形貌特征,从而影响电极光电性能。0.1%(摩尔分数)Zn2+离子的掺杂使膜内颗粒尺寸由30nm增大至40nm,同时使表面颗粒的生长具有一定的择优取向,颗粒形状由本征薄膜的类球形变为垂直于膜面的柱状颗粒。这一结构大幅增大了薄膜的表面积,提高了载流子在固-液界面的传输效率,促使电极光电流密度(PCD)比本征电极提高40%。随掺杂浓度的提高,表面颗粒尺寸逐渐增大,形状恢复为类球形,电极光电性能有所降低。当掺杂浓度达到5%(摩尔分数)时,颗粒粒径急剧增大至130nm,表面颗粒因熔点降低而熔合成无孔表面,导致电极PCD急剧降低。
- 付姚曹望和彭勇
- 关键词：光电转换
- 纳米TiO_2∶Zn薄膜电极紫外光电特性研究被引量：3
- 2006年
- 采用sol-gel法制备了Zn2+掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极.通过光电流作用谱和电流-电位(I-U)曲线研究了掺杂不同浓度Zn2+的TiO2薄膜电极的光电特性.由光电流作用谱可知,Zn2+的掺杂可显著影响薄膜电极的光电流大小,且掺杂的最佳浓度与薄膜晶粒尺度有关.在320nm单色光照射下,掺杂浓度(摩尔浓度)为0.1%的薄膜电极光电流最大,与未掺杂的本征薄膜电极相比增幅达40%.I-U曲线表明,光照下,随电极电位由正到负逐渐降低,不同掺杂浓度的TiO2薄膜电极中均出现了阳极电流向阴极电流转换的现象,且Zn2+掺杂浓度可影响电极阳极电流的初始电位.另外,无光照的暗态下,各薄膜在负电位区域观察到了相似的随电位降低而迅速增大的阴极暗电流.
- 付姚曹望和
- TiO_2纳米薄膜电极中光生载流子传输特性研究被引量：8
- 2006年
- 采用sol-gel法制备了均匀透明的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极.通过瞬态光电流谱研究了液相电解液中所制备电极内光生载流子的传输特性.结果表明:在TiO2/电解液界面处,TiO2颗粒表面存在两种能够捕获光生电子的表面态.一种是O2吸附所形成的浅能级表面态(So),能级位于导带下0.5eV以内,其捕获光生电子的起始电位约为-0.4V;另一种是晶格氧离子形成的深能级表面态(Sc),能级位于带隙中部,起电子-空穴对复合中心的作用.二者对光生电子的捕获效率与电解液pH值及电极电位(U)有关.高于0.4V的电位能够显著增大光生载流子的传输速率,降低TiO2薄膜费米能级(EFn),有效抑制表面态对光生电子的捕获,进而提高阳极光电流的大小和稳定性.
- 付姚曹望和田莹
- 关键词：无机非金属材料光电特性
