掺杂ZnS半导体纳米微晶材料的研究进展

对以ＺｎＳ：Ｍｎ＾２＋为代表的掺杂半导体纳米微晶材料的制备与应用进行了综述并对其发展进行了展望。     

掺希土离子Eu3+的BaTiO3超细微粉的制备及物性表征

近年来人们对材料及由材料制备的元件提出了高可靠性、多功能等要求。为了达到这种要求,人们从多种途径进行了探索,其中,对现有材料进行掺杂就是很有效的方法之一［１,２］。本文报道对ＢａＴｉＯ３超细微粉进行Ｅｕ３＋的有效掺杂并对其进行了物性表征。１实验部分１...     

电致发光聚合物/纳米半导体材料及其双功能器件

电致发光材料在大屏幕平板显示和移动通讯器件方面有着极大的优越性。Ⅱ-Ⅵ族无机半导体、金属有机化合物及共轭聚合物等都是电致发光材料。由半导体纳米晶体和电致发光聚合物组成的双发光器件中,纳米半导体的发光不仅可以通过掺杂及形成核壳结构来加以调节,而且受到其复合体系类型、纳晶含量、外加电压等因素制约;而无机半导体的高电荷输运特性也将影响聚合物发光层的效率。同时,利用无机纳米半导体的光导特性,这种复合体系也可以制成光导与电致发光双功能器件,且其发光效率可有较大幅度提高。     

导电聚苯胺与Fe3O4磁性纳米颗粒复合物的合成与表征

对十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的导电聚苯胺(PAn-DBSA)的氯仿溶液,在pH为中性的条件下,采用“修饰-再掺杂(Modification-re-doped)法”合成了含有Fe₃O₄磁性纳米颗粒的导电聚苯胺复合物的有机溶液.用FTIR,XRD,TEM,UV-Vis和SQUID等对所得复合物进行了表征,结果表明,该复合物呈现超顺磁性和半导体的导电性,并具有较好的透明性.     

CoFe2-xMnxO4纳米晶薄膜的结构、磁性及磁光效应研究

为了改善磁光材料CoFe2O4的磁学特性,本研究利用改进的溶胶-凝胶法在单晶硅衬底上制备了不同掺杂量的CoFe2-xMnxO4(x=0～2,0)纳米晶薄膜系列样品。并对其结构、磁性及磁光效应进行了研究。结果表明,Mn^3+的掺入可以有效地控制和降低CoFe2O4的居里温度,并可显著地增强薄膜的磁光效应。     

LSDA+U方法研究Ni掺杂CuO和Cu掺杂NiO的电子结构和反铁磁学性质

光催化分解水制H2和光催化还原CO2是解决能源危机和全球变暖的有效途径.但是,由于粉末光催化剂存在回收效率低的问题,因而光催化成本很高.而磁性光催化剂便于回收和重复利用,因此人们把目光转向具有磁性的非光催化剂材料,试图通过改性使得磁性材料具有合适的水分解或者还原CO2的氧化还原电位.同时,对具有光催化活性但是没有磁性的材料进行磁化改性可以得到新型的磁性光催化剂.本文通过对本身具有磁性的NiO材料进行Cu掺杂能带调整,使调整后的NiO具有合适的氧化还原电位;对本身具有良好光催化氧化还原电位的CuO材料进行Ni掺杂磁化调整,使磁化后的CuO既有良好的氧化还原电位又有磁性.最终两种材料经过掺杂变成磁性光催化材料,既有较好的光催化性能,又可高效回收,因此有望在光催化领域具有潜在的应用前景.LSDA(局域自旋密度近似)+U(有效库仑相关能)计算方法能够很好地给出磁矩和禁带宽度等电子结构性质.本文通过LSDA+U计算方法对具有磁性的宽禁带半导体材料NiO进行电子结构改性研究,希望通过降低其禁带宽度、调整其氧化还原电位使之对太阳光有响应.因其同时具有磁性便于回收,使得光催化分解水制H2和光催化还原CO2成本高的问题得到解决.对NiO的磁胞进行了Cu掺杂计算,结果发现Cu的掺杂几乎没有引起NiO空间结构的变化,这是因为Cu和Ni的离子半径相近.通过对电子结构的计算发现掺杂体系的禁带变窄,并且在禁带中间出现了两条杂质能级,该杂质能级是由掺杂原子Cu 3d态组成.杂质能级的出现能够降低光生载流子在带隙中的复合,从而提高光催化效率.计算结果同时表明,Cu掺杂的NiO系统具有一个1μB的净磁矩,即Cu的掺杂使得NiO显示出磁性,而Ni的磁矩在掺杂前后几乎保持不变,由纯相的1.67μB增加到掺杂体系中的1.70μB.由于CuO本身低指数(111)面和(011)面具有合适的分解水制H2和还原CO2的氧化还原电位,如果对CuO进行磁化改性,可以使光催化剂CuO同时带有磁性,便于回收再利用.本文对CuO磁胞进行了Ni的掺杂计算.结果表明,由于离子半径相近,Ni掺杂几乎没有引起CuO空间结构的变化.掺杂后的体系具有一个1.66μB的净磁矩,同时Ni的掺杂引起多个杂质能级出现,靠近价带的杂质能级由Cu 3d态组成,而在导带底位置出现的杂质能级主要由Ni 3d态组成.整个能带向高能级方向平移.     

掺锆磁性纳米固体超强酸SO42-/TiO2/Fe3O4的制备与表征

制备了掺杂Zr的SO42-TiO2Fe3O4磁性纳米固体超强酸催化剂,并用XRD、TEM、FT IR、TG DTG等测试手段对催化剂的晶型、晶粒大小、酸性、热稳定性、磁性进行研究,考察了Zr的掺杂对催化剂的影响。以醋酸和正丁醇的酯化反应考察不同温度焙烧的催化剂的催化活性,发现ZrO2的加入提高了催化剂的活性与稳定性,且焙烧温度为600℃的催化剂活性最高。     

LSDA+U方法研究Ni掺杂CuO和Cu掺杂NiO的电子结构和反铁磁学性质（英文）

光催化分解水制H_2和光催化还原CO_2是解决能源危机和全球变暖的有效途径.但是,由于粉末光催化剂存在回收效率低的问题,因而光催化成本很高.而磁性光催化剂便于回收和重复利用,因此人们把目光转向具有磁性的非光催化剂材料,试图通过改性使得磁性材料具有合适的水分解或者还原CO_2的氧化还原电位.同时,对具有光催化活性但是没有磁性的材料进行磁化改性可以得到新型的磁性光催化剂.本文通过对本身具有磁性的NiO材料进行Cu掺杂能带调整,使调整后的NiO具有合适的氧化还原电位;对本身具有良好光催化氧化还原电位的CuO材料进行Ni掺杂磁化调整,使磁化后的CuO既有良好的氧化还原电位又有磁性.最终两种材料经过掺杂变成磁性光催化材料,既有较好的光催化性能,又可高效回收,因此有望在光催化领域具有潜在的应用前景.LSDA(局域自旋密度近似)+U(有效库仑相关能)计算方法能够很好地给出磁矩和禁带宽度等电子结构性质.本文通过LSDA+U计算方法对具有磁性的宽禁带半导体材料NiO进行电子结构改性研究,希望通过降低其禁带宽度、调整其氧化还原电位使之对太阳光有响应.因其同时具有磁性便于回收,使得光催化分解水制H_2和光催化还原CO_2成本高的问题得到解决.对NiO的磁胞进行了Cu掺杂计算,结果发现Cu的掺杂几乎没有引起NiO空间结构的变化,这是因为Cu和Ni的离子半径相近.通过对电子结构的计算发现掺杂体系的禁带变窄,并且在禁带中间出现了两条杂质能级,该杂质能级是由掺杂原子Cu 3d态组成.杂质能级的出现能够降低光生载流子在带隙中的复合,从而提高光催化效率.计算结果同时表明,Cu掺杂的NiO系统具有一个1μB的净磁矩,即Cu的掺杂使得NiO显示出磁性,而Ni的磁矩在掺杂前后几乎保持不变,由纯相的1.67μB增加到掺杂体系中的1.70μB.由于CuO本身低指数(111)面和(011)面具有合适的分解水制H_2和还原CO_2的氧化还原电位,如果对CuO进行磁化改性,可以使光催化剂CuO同时带有磁性,便于回收再利用.本文对CuO磁胞进行了Ni的掺杂计算.结果表明,由于离子半径相近,Ni掺杂几乎没有引起CuO空间结构的变化.掺杂后的体系具有一个1.66μB的净磁矩,同时Ni的掺杂引起多个杂质能级出现,靠近价带的杂质能级由Cu 3d态组成,而在导带底位置出现的杂质能级主要由Ni 3d态组成.整个能带向高能级方向平移.     

纳米氧化镍浓度对磁性准固态染料敏化太阳能电池的影响

以琼脂糖为聚合物基质,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,磁性纳米氧化镍颗粒作为添加剂用于制备染料敏化太阳能电池(DSSC)的磁性聚合物电解质。通过SEM与离子电导率测试研究不同纳米氧化镍掺杂浓度对磁性聚合物电解质的影响,并对相应的染料敏化太阳能电池进行光电性能测试与电化学交流组抗谱(EIS)测试,结果表明:1.0wt%的纳米氧化镍掺杂浓度为最优掺杂浓度,在此浓度下聚合物电解质的表面形貌较为平整,同时电解质具备最高离子电导率(2.43×10-3S.cm-1);染料敏化太阳能电池的光电效率与电子寿命均随着纳米氧化镍掺杂浓度的增加而先增加后降低,并都在纳米氧化镍掺杂浓度为1.0wt%达到最大,此时电池的光电效率为1.63%、开路电压为0.57 V、短路电流密度为5.8 mA.cm-2、填充因子为0.53。     

磁应答型药物递送载体的设计与构建

复合磁性生物材料的发展和应用已引起生物医学领域的极大关注。磁性纳米粒子因其易功能化而具有靶向药物传递、可控药物释放及磁成像特性逐渐成为药物传递和新型诊疗领域最有前途的材料之一。基于磁性纳米粒子或掺杂的铁氧化物构建的远程触发磁性载药递送系统,有望实现在运输过程中携载药物不泄露的情况下,提高药物递送效率且对病灶周围的健康细胞无毒或低毒性。为构建理想的可控靶向磁性药物递送系统,多种材料或配体可以与磁性纳米粒子复合来构建更安全有效的磁性药物递送系统。一些生物分子、聚合物及天然产物等通过与磁性纳米粒子相结合,构建出可用于药物传递且具有独特性质的磁性复合新材料。迄今为止,具有磁场应答能力的磁性药物递送载体已经在远程控制药物释放领域得到了长足发展。本文总结了近年来磁性药物递送载体作为远程控制治疗体系在设计与构建上的研究进展。重点关注了磷脂分子、聚合物、多孔微纳米材料以及天然产物等与其构建的复合材料,并对当前磁性复合特定给药载体的优点、局限及发展前景等做了简要阐述。     

离子液体中纳米TiO2/聚3-甲基噻吩复合膜的制备及性质研究

采用溶胶凝胶法制成了纳米TiO2电极,在离子液体中将其应用于3-甲基噻吩的电化学聚合,采用循环伏安法(CV),在线紫外可见光谱(UV-Vis),扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对TiO2/聚3-甲基噻吩(TiO2/PMT)复合膜进行了表征并研究了其电化学性质.实验证明,不论是用循环伏安法,恒电位,还是恒电流方法,都能在电极上得到聚3-甲基噻吩(PMT)膜,并伴随有明显的掺杂和去掺杂过程.对应的在线紫外可见光谱上,也出现了氧化和还原两种不同的吸收状态,还原(去掺杂)过程中在480 nm处有一个吸收峰,而氧化(掺杂)过程中此峰消失,取而代之的是一个可见光区的逐渐增强的吸收.PMT膜是P型半导体,TiO2是n型半导体,两者之间能够形成p-n异质结,使光电转换效率得以提高.SEM给出了TiO2电极和聚合物修饰的TiO2的形貌图,电极的交流阻抗谱则从一个角度说明了聚合物膜修饰电极的导电性.     

荧光磁性双功能树状分子微球的制备与表征

采用化学共沉淀法, 以FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O为原料制备了磁性Fe₃O₄纳米颗粒, 采用树状大分子对其进行修饰, 然后通过树状大分子具有的大量空腔及末端丰富的氨基, 经吸附、 键合, 与大量巯基乙酸修饰的CdSe/CdS量子点连接, 得到三代具有荧光磁性双功能的树状分子微球, 并对其进行结构表征与性能测试. 结果表明: 三代复合后的微球的平均粒径分别为15, 34和49 nm; 一代荧光磁性微球的发光性能最佳, 其量子产率达24.1%; 零代荧光磁性微球磁性能最优, 其饱和磁化强度为15.96 A·m²/kg. 这种具有荧光和磁性的双功能纳米复合微粒有望在免疫检测、 靶向治疗、 荧光追踪和磁性分离等方面得到广泛应用.     

石墨烯掺杂纳米氧化锌用于检测三乙胺的增强气敏性能

通过简单研磨实现固相反应的方法制备了纳米氧化锌材料,并利用石墨烯掺杂对氧化锌进行改性,研究了氧化锌材料的气敏性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(IR)对合成的样品进行了结构和形貌表征,考察了原料比例和石墨烯掺杂量对氧化锌形貌和气敏性能的影响。结果表明:合成的氧化锌均为纳米颗粒,随着柠檬酸量增加,得到许多有气孔的氧化锌;石墨烯掺杂后,均得到纳米颗粒的氧化锌;气体检测表明,石墨烯掺杂后的氧化锌,其最佳工作温度由400℃降为280℃,对三乙胺表现出较高的选择性;掺杂3%石墨烯的氧化锌对浓度为0.1 mmol/L三乙胺的响应值(S=Ra/Rg)达到18,是掺杂前的4倍。石墨烯掺杂纳米ZnO可作为检测三乙胺气体的新型传感材料。     

环状聚茚并茚及其取代衍生物电子结构和磁性研究

采用半经验的AM1法，对环状聚茚并茚及其取代物的电子结构进行了计算研究 ，探讨了其磁性和取代基效应．计算得到，环状聚茚并茚及其取代物皆表现半导体 性质且发现其中一种异构体可能具有磁性．取代基效应表明，吸电子基团的取代使 聚合物的电子亲合势增大，而给电子基团的取代则导致电离势减少，但取代基效应 不能改变聚合物的半导体性质．此外，无论吸电子基团还是给电子基团的取代都不 能改变聚合物的磁性特征．     

磁性纳米固体酸催化剂Zr(SO_4)_2/Fe_3O_4的制备及催化性能研究

本文提出将磁性和固体酸进行组装从而合成磁性纳米固体酸催化剂的思路,首先制备了纳米级磁性前体一磁基体（Ｆｅ３Ｏ４）;然后筛选出超声波法制备了不同配比的磁性纳米固体酸催化剂Ｚｒ（ＳＯ４）２／Ｆｅ３Ｏ４,对其进行了初步表征。并将其作为乙酸丁酯合成反应的催化剂,酯化转化率最高达到８４％,利用其磁性即可将催化剂进行分离。     

高温液相还原法制备钴纳米晶及其二维有序阵列

由于小尺寸效应,纳米晶具有独特的电、磁、光学和结构性质,因而在材料领域具有广阔的应用前景,例如,利用磁性金属和半导体纳米晶对尺寸敏感的特性进行超高密度信息磁存储及微电子技术的应用研究．但表面原子的巨大剩余成键能力使其倾向于相互团聚并长大,只有实现纳     

Ag2S或CuS掺杂的Zn0.5Cd0.5S纳米晶体：溶剂热法合成及光致发光性能

以异丙醇为溶剂,醇热法制备Zn_0.5Cd_0.5S和Ag₂S或CuS掺杂的Zn_0.5Cd_0.5S纳米晶体,考察了这些纳米晶体在可见光区域的光致发光性能。结果表明,反应温度和反应时间、掺杂剂的浓度和种类对Zn_0.5Cd_0.5S的发光性能有很大的影响,相比未掺杂Zn_0.5Cd_0.5S纳米晶体而言,Ag₂S或CuS掺杂后其光致发光强度明显增强、半高宽更宽。     

深冷状态下纳米镝铁氧体磁粒子磁性能的研究

采用湿化学法制备出稀土Dy3+掺杂的纳米Fe3O4磁粒子,用月桂酸进行了表面修饰,研究了磁粒子在室温和深冷(200.2～56.5 K)状态下的磁性能.经X射线衍射分析发现,适量的Dy3+掺杂不会改变纳米Fe3O4磁粒子的晶型结构.透射电镜(TEM)照片表明,制备出的纳米磁粒子成球性好,且大部分磁粒子的粒径在14 nm左右.通过磁性测量仪、振动样品磁强计(VSM)对磁性能进行了表征.磁化曲线表明掺杂引起磁性能发生变化,磁粒子室温下无剩磁和矫顽力,具有超顺磁性;深冷状态下出现剩磁和矫顽力,且随温度的降低,剩磁和矫顽力增大,不具有超顺磁性,饱和磁化强度略高于室温值.     

(La,Mn)共掺BiFeO3材料的合成及性质研究

改善BiFeO3性能的有效途径,就是对其进行掺杂或与其他钙钛矿材料复合固熔。由于稀土元素与Bi的化合价相同,较容易取代Bi离子,而且Mn,Cr的掺杂又可提高BiFeO3的磁性。通过掺杂,采用溶胶-凝胶法合成了Bi1-xLaxFe0.8Mn0.2O3材料(x=0.3,0.35,0.4),用XRD测试了其晶体结构,通过原子力显微镜测试其表面形貌。通过对复合陶瓷(Bi1-xLaxFe0.8Mn0.2O3)的磁性能、介电性能和磁电耦合性能的研究,作出复合陶瓷的M-H磁滞回线。结果显示:随着La掺杂量的增加,原胞体积变小,x=0.4时,颗粒进一步细化;磁滞回线显示,随着La掺杂量的增加,剩磁逐渐增大,磁性能得到一定的改善,磁电耦合性能进一步提高,但介电性能有所减弱。     

磁性贵金属纳米催化剂

磁性贵金属纳米颗粒因具有高效的催化性能和可重复利用性而受到广泛关注。本文描述了磁性贵金属纳米颗粒的基本结构,介绍了磁性贵金属催化剂的基本组成部分,概括了磁性贵金属纳米颗粒的制备方法,阐述了国内外磁性贵金属纳米颗粒的创新研究,指出了发展磁性贵金属纳米催化剂亟待解决的问题,并对磁性贵金属纳米颗粒的应用前景进行了展望。