金属离子掺杂纳米SnO2材料的气敏性能及掺杂机理

以SnCl4·5H2O为原料合成纳米SnO2,并以其为基底材料分别以离子形式掺杂Ag^＋、Ni^2＋、Ce^3＋、Sb^2＋等作为气敏材料,制作旁热式气敏元件．研究了其对甲醇、乙醇气体的气敏性能．结果发现,适量的金属离子掺杂可提高SnO2的气敏性能,其中掺Ag^＋效果最佳,可显著提高SnO2对甲醇、乙醇气体的灵敏度．在工作温度为360℃时,对体积浓度为400×10^-6的乙醇、甲醇气体灵敏度分别为121和66．掺Sb^2＋可提高SnO2的导电性,在温度为200℃时,电阻值由180kΩ降至4kΩ．用Materials Studio软件对掺杂不同金属的SnO2的能带结构进行了理论计算,分析表明,掺杂使SnO2能带带隙宽度由掺杂前的2．65eV减少为2．02～2．62eV,相应元件电阻阻值的减少与带隙宽度变化趋势一致,带隙宽度是影响SnO2传感器工作温度高低的重要因素．     

Ni掺杂对ZnO纳米线甲烷气敏性能的影响

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和Ni掺杂ZnO纳米线为气敏基料，制备成旁热式气敏元件，用静态配气法对浓度为10^-4的甲烷气体进行了气敏性能的测试．结果表明Ni掺杂使ZnO纳米线对甲烷灵敏度提高了182％，响应时间和恢复时间分别缩短了3和2s．Ni的掺杂，在ZnO半导体禁带中引入新的复合中心，形成附加能级，提高了ZnO纳米线对甲烷的灵敏度．     

Al和S共掺杂金红石型TiO2第一性原理研究

利用密度泛函理论体系下的第一性原理平面波超软赝势法,研究Al单掺杂和S单掺杂以及Al/S共掺杂金红石相TiO_2的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:Al单掺杂导致禁带宽度减小为1.79eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S单掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带隙减小为0.816eV;Al/S共掺杂导致能带结构中出现了3条杂质能带,直接带隙约0.841eV,杂质能级主要由Al原子的3p轨道和S原子的3p轨道组成。Al/S共掺杂后使TiO_2的吸收带产生红移,在可见光区具有较大的吸收系数,能够增强电子传输能力和抑制电子空穴对复合。     

纳米SnO2-TiO2复合材料的氢敏性能及气敏机理

以钛酸正丁酯和SnCl4·5H2O为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了SnO2及Sn/Ti摩尔比为5/1的SnO2-TiO2复合纳米材料,并以此复合材料制备了旁热式气敏传感器,对两者的氢敏性能做了比较,利用第一性原理对其气敏机理进行了理论分析.结果表明,TiO2的掺杂使SnO2导带底部产生了掺杂能级,使SnO2元件电阻下降,并随温度的上升出现先快速下降后缓慢下降2个过程.SnO2-TiO2元件对H2的灵敏性明显优于SnO2元件.吸附H后的SnO2电子态密度变化较小,而SnO2-TiO2的电子态密度则有明显变化,并产生了掺杂能级,导带负移,促进了能带间的电子转移.     

Pd掺杂纳米ZnO的燃烧法制备及性能研究

以酒石酸为燃料,硝酸锌为氧化剂,采用溶液燃烧法制备了Pd(0~7%(原子分数))掺杂纳米Zn O。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对产物了进行表征,重点讨论了掺杂对Zn O气敏性能的影响。结果表明,在330℃测试条件下,纯Zn O和7%(原子分数)Pd掺杂Zn O气敏元件对体积分数为5.0×10-5的乙醇气体灵敏度分别为21.4和11.2;元件对5.0×10-5丙酮气体的灵敏度分别为2.0和8.8。Pd掺杂显著提高了元件对乙醇和丙酮气体的选择性。     

Ag掺杂比例对ZnO纳米材料气敏性能的影响

采用物理热蒸发法制备ZnO纳米材料及不同质量分数(1%,3%,5%,wt,下同)Ag掺杂的ZnO纳米材料,制备成旁热式气敏元件,采用静态配气法对目标气体进行气敏性能测试。实验结果表明,Ag掺杂ZnO纳米材料较纯ZnO纳米材料对目标气体(酒精、甲烷、一氧化碳)的气敏性能有所提高。其中,Ag掺杂质量分数为1%的ZnO纳米材料气敏性能最佳,提高幅度分别达215%,128%和76%(C2H5OH,CH4,CO)。借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对所制得不同比例Ag掺杂的ZnO纳米结构进行表征,并对实验结果进行气敏性能分析,结合势垒模型和能带理论进行气敏机理分析。     

微波水解法制备纳米ZnO及其气敏特性研究

以Zn(CH₃COO)₂-2H₂O为原料,采用微波水解法和恒温水解法制备了纳米ZnO粉体,用X射线衍射仪、透射电镜对产物的相组成和微观结构进行了表征和分析,并且测试了其气敏特性.为了改善纳米ZnO的气敏性能,利用微波水解法,通过掺杂Pt、Pd贵金属制备出其相应的纳米复合氧化物.与恒温水解法相比,微波水解法所需反应时间显著缩短、反应物浓度提高;两种方法制备的纳米ZnO粉体皆对酒精和汽油具有较高灵敏度;掺杂Pt或Pd可提高纳米ZnO对酒精和汽油的选择性.     

直接共沉淀法制备掺杂α-Fe_2O_3及其气敏性能的初步研究

采用直接共沉淀法制备(掺杂)α-Fe2O3粉体并对其气敏性能进行了初步研究。采用正交实验法将各实验参数(反应物Fe3+浓度、Sn4+/Fe3+摩尔比、反应液pH值和烧结温度)有规律组合,用直接共沉淀法制备出一系列刚玉型结构的(掺杂)α-Fe2O3粉体,并用厚膜工艺将粉体涂在云母基片上制成了气敏元件。通过对粉体的XRD测试与分析发现,部分Sn4+以类质同象方式进入到α-Fe2O3晶格中,代替了Fe3+,改变了α-Fe2O3的晶胞参数;通过测试元件在不同温度下对甲烷的气敏性能,结果表明,掺杂提高了α-Fe2O3的气敏性,且得到了制备(掺杂)α-Fe2O3粉体的最佳参数。     

过渡金属掺杂纳米氧化钛薄膜的制备及表征

采用Sol—gel法制备了Ni^2＋、Fe^3＋和Cu^2＋离子掺杂TiO2薄膜,并对其进行了XRD、AFM表征。通过对掺杂TiO2薄膜结构分析发现,过渡金属离子掺杂TiO2后并没有导致TiO2的晶型改变,但Ni^2＋、Fe^3＋和Cu^2＋离子掺杂后使TiO2的晶格发生畸变,产生晶格缺陷,从而使TiO2晶体中电子浓度发生变化,影响光催化性能。     

Sol-gel法制备CuSO4,Cu(AC)2掺杂SnO2的气敏性能研究

以溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备纳米SnO2及其不同比例的铜源掺杂物.采用热分析(TG-DTA),XRD等手段对其产物进行表征,利用静态配气法测试了掺杂产物的气敏性能.实验结果表明:采用Sol-gel法制备掺杂SnO2的气敏性能,同时受铜源和掺杂量的影响,且掺杂产物对乙醇不很敏感,但在150℃工作温度下对0.005%的H2S具有36367倍的高灵敏度.     

碳纳米管非金属掺杂对结构和性能影响的研究

通过讨论氮、硼、硅、氟等非金属原子掺杂的碳纳米管,对场电子发射特性的影响。介绍了掺杂在场电子发射、能源电池、气体传感器等领域的研究和应用。掺杂可以增加碳纳米管的缺陷,改变其电子结构。掺杂可使碳纳米管转变为n型半导体或是金属性导体,将提高场发射性能。同时,掺杂亦可使碳纳米管向P型半导体转变,这将不利于场发射性能改善。当场发射性能随着掺杂浓度升高而提高时,存在最佳掺杂浓度值,一旦超出,则场发射性能逐渐下降。因此,研究碳纳米管非金属掺杂具有重要的应用价值。     

Doping of rf plasma deposited diamond-like carbon films

Rf plasma deposited diamond-like carbon (DLC) films have been doped n-type with the addition of nitrogen as a feed gas to a magnetically confined rf plasma. Controlled amounts of nitrogen are added to the CH₄/He plasma and the films are characterised. The electronic properties together with the microstructure of the deposited films are examined. Activation energy studies show the Fermi level can be moved from 0.5 eV away from the valence band for the undoped DLC films, through a maximum activation energy of 0.9 eV corresponding to the midgap and to 0.45 eV away from the conduction band with maximum N incorporation. The optical band gap first increases, indicative of a reduction in the band-edge tail states, and then tends to a steady value of ˜2 eV. Activation energy studies together with the optical band gap data are used to analyse the density of states for the deposited films. The preferential doping configuration of the atomic nitrogen and the importance of the π-π* states for electronic conduction for DLC:N films is discussed in the light of the findings.     

掺钴二水草酸亚铁晶格畸变及红外谱频移

采用室温固相法制备了不同钴含量掺杂的二水草酸亚铁。XRD和FTIR分析表明,钴离子以掺杂的形式进入FeC2O4·2H2O晶格,并形成了具有原子级掺杂的（CoxFe2-x）1／2C2O4·2H2O前驱体。钴掺杂导致前驱体晶格收缩畸变,晶格中Fe—O键收缩使键能强度增加,振动频率增大,是红外振动峰发生蓝移的原因之一。     

尖晶石型MnFe（2-x）GdxO4纳米晶的

以Fe2（SO4）3、MnSO4和Gd2O3,为原料,NaOH溶液为沉淀剂,通过水热法制备了尖晶石型MnFe（2-x）GdO4系列纳米晶,利用XRD、SEM和VSM分别对MnFe（2-x）Gd3O4纳米晶的微结构、形貌和磁性能进行表征,结果表明,所制备的MnFe（2-x）GdxO4均为立方尖晶石结构,晶粒为球形或类球形,粒径约100nm,具有良好的均匀性,掺入Gd3＋后MnFe（2-x）GdxO4纳米晶的饱和磁化强度（crs）总体呈现减小趋势,只有当掺杂量x=0．02时制备的MnFe（2-x）GdxO4纳米晶的比饱和磁化强度（δs）增大,δs为67．2emu／g。     

微波调谐铈钇共掺Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的改性机制研究

用改进的溶胶一凝胶法制备光滑致密的预晶化铈（Ce）和锰（Mn）共掺钛酸锶钡（CeMn—SST）薄膜。电容－电压曲线表明,随着薄膜厚度的增加,综合介电性能大幅度改善,8层薄膜显示介电常数约为1300、低于0．007介电损耗、高于58％调谐率及接近180优质因子等优化介电性能,为主要沿（1101晶面层状生长的钙钛矿结构。     

Paramagnetic nature of Mn doped ZnS nano particles in opto electronic device application

Manganese (Mn²⁺) doped ZnS nano sized powder was prepared by co precipitation method with different concentration from 1 to 5 %. The X-ray diffraction pattern indicates that the prepared powders are in cubic structure with the crystallite sizes lie in the range of 10–12 nm. Diffuse reflectance studies enlightens that an increment in the band gap (3.38–3.55 eV) with increasing dopant. The morphology and size of the sample could be intuitively determined by field emission scanning electron microscope and it shows that ZnS and Mn doped ZnS nanoparticles are appeared as spherical shape. The replacement of Zn by Mn is confirmed by energy dispersive analysis. TEM images confirm the spherical shape of the nanoparticles and SAED images exhibit the crystalline nature and confirm the cubic nature of the synthesized samples. The prepared luminescent nanoparticles of Mn doped ZnS have emission peak at around 617 nm. The symmetry and electronic structure of the Mn doped samples are studied with electron paramagnetic resonance.The paramagnetic nature of Mn doped ZnS nano particles are validated by using vibrating sample magnetometer spectra at room temperature. Thermal analysis measurement of the samples shows that the thermal stability of Mn doped ZnS is higher than the undoped ZnS. This corroborates that ZnS:Mn doping is attributed to the removal of water and it enhanced the crystallinity.     

衬底温度和氧分压对ZnO：Al薄膜性能的影响研究术

以掺杂质量数为2％的Al2O3：ZnO为靶材,用激光脉冲沉积法,通过改变氧压和衬底温度调整薄膜的性能,制备得到相对优质的ZnO：Al薄膜,采用x射线衍射、紫外-可见分光光度计和霍尔效应测试仪等表征其物相、光学和电学性能,最终得到电阻率为1．27×10^-3Ω／cm^-3、平均光透过率超过80％的透明导电薄膜。     

Influence of Zn doping on electrical and optical properties of multilayered tin oxide thin films

In this study, the electrical and optical properties of Zn doped tin oxide films prepared using sol-gel spin coating process have been investigated. The SnO² : Zn multi-coating films were deposited at optimum deposition conditions using a hydroalcoholic solution consisting of stannous chloride and zinc chloride. Films with Zn doping levels from 0–10 wt% in solution are developed. The results of electrical measurements indicate that the sheet resistance of the deposited films increases with increasing Zn doping concentration and several superimposed coatings are necessary to reach expected low sheet resistance. Films with three coatings show minimum sheet resistance of 1–479 kΩ/ in the case of undoped SnO₂ and 77 kΩ/ for 5 wt% Zn doped SnO₂ when coated on glass substrate. In the case of single layer SnO₂ film, absorption edge is 3.57 eV and when doped with Zn absorption edge shifts towards lower energies (longer wavelengths). The absorption edge lies in the range of 3.489-3.557 eV depending upon the Zn doping concentration. The direct and indirect transitions and their dependence on dopant concentration and number of coatings are presented.     

Ce掺杂ZnO光催化剂的制备及性能

采用共沉淀制备了稀土Ce掺杂ZnO光催化剂;利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等对光催化剂进行表征;考察了不同NaOH用量制备的催化剂光催化对亚甲基蓝脱色降解性能的影响。结果表明,ce的掺杂有利于抑制光生电子-空穴的复合,显著提高ZnO的光催化性;NaOH用量和Ce掺杂量对光催化剂的微观形貌和光催化活性有较大影响;制备过程中金属离子总量（Ce^3＋＋Zn^2＋）与OH-摩尔比为1：2．5,掺杂量为2％（摩尔分数）时,制备的催化剂主要微观形貌为具有层状微球结构,光催化性能良好。