N型Bi2Te2.7-zSzSe0.3热电材料的微观组织与热电性能

通过真空熔炼、快速凝固、球磨制粉、冷压成形和常压烧结工艺,制备了Bi₂Te_2.7-zS_zSe_0.3热电材料,表征了Bi₂Te_2.7-zS_zSe_0.3热电材料晶体结构、微观形貌、塞贝克系数、热导率、热电优值和功率因子等热电性能。研究了掺杂S的Bi₂Te_2.7-zS_zSe_0.3热电材料热电性能与机理。结果表明,Bi₂Te_2.7-zS_zSe_0.3热电材料晶体结构为R-3m空间群斜方晶系的六面体层状结构;掺杂S的Bi₂Te_2.7-zS_zSe_0.3热电材料,生成较Bi-Te化学键强的Bi-S,V¨Te空位形成能E_v(Bi-Te)降低,Bi′<...     

Ag掺杂n型Bi2Te2.7Se0.3的层间相互作用增强和室温热电性能改善(英文)

采用Cu或Ag掺杂是提高n型Bi₂Te₃基合金热电性能的有效途径但Cu或Ag的掺杂行为仍不明确,其背后的作用机理还需要进一步证实本文对Ag掺杂n型Bi₂Te_2.7Se_0.3多晶热电材料的结构和输运性质进行了研究.拉曼和X射线光电子能谱分析表明,Ag离子位于间隙位置,并向邻近的Te(Se)转移电子.Ag与Te(Se)成键导致层间相互作用增强,载流子迁移率升高.由于Ag–Te(Se)成键,Bi₂Te_2.7Se_0.3多晶的本征Te(Se)空位形成得到缓解,进而逐渐将载流子浓度调节到较低水平,因此Bi₂Te_2.7Se_0.3的室温热电性能得到显著改善.与单一Bi₂Te_2.7Se_0.3相比,最优Ag掺杂Bi₂Te_2.7Se_0.3材...     

气相传输法制备大尺寸单晶Bi2Se3纳米片、纳米带

低维Bi₂Se₃纳米材料是最新研究发现的一种新型三维拓扑绝缘体材料, 在微电子器件和传感器领域具有广阔的应用前景。本研究采用气相传输法在真空石英管中合成了大尺寸单晶Bi₂Se₃纳米片、纳米带。通过XRD、EDS、Raman、SEM等手段对Bi₂Se₃纳米片、纳米带的物相结构、组成、表面形貌等进行表征。测试结果表明: 气相传输法合成的单晶Bi₂Se₃纳米片、纳米带相纯度高, 结晶性能好, 均是{001}取向; Bi₂Se₃纳米片水平尺寸大, 约为15~180 μm; Bi₂Se₃纳米带长度达860 μm, 宽度约5 μm。根据不同温度下制备的Bi₂Se₃纳米片、纳米带SEM照片及其不同方向结合能的差异, 分析了其可能的生长机制: 在较高温度下沿<001>和方向生长速度快, 生成大尺寸单晶Bi₂Se₃纳米片; 在较低温度下, 沿方向生长速度快, 生成大尺寸单晶Bi₂Se₃纳米带。这些研究结果完善了大尺寸Bi₂Se₃纳米材料的制备工艺, 有望在微电子器件领域得到商业化应用。     

高压制备多晶Te掺杂Bi2Se3热电材料性能的研究

该文采用高温高压法合成了多晶Bi₂Se_3-yTe_y(y=0.1,0.3,0.5)样品。XRD对所有样品的物相分析表明,合成压力1GPa时获得的样品均为Bi₂Se₃基纯相样品。随后测试的所有样品的Seebeck系数均为负值,表现出典型的n型导电特性。热电参数测试结果表明Bi₂Se_2.5Te_0.5样品具有较优的热电性能,Seebeck系数绝对值和功率因子在567K附近分别达到最大值90.5μVK^-1和783.2μWm^-1K²。同时,在整个测试温度范围内热导率随温度的升高而降低,最小值为1.76W/mK。最终,Bi₂Se_2.5Te_0.5样品的无量纲优值ZT在567K附近达到最大值0.25。     

WO3/Bi2MoO6复合薄膜的制备及其光电化学性能

WO₃材料在光电催化方面的应用备受关注,但其光生电子空穴有效分离能力差,对太阳光的利用率较低等问题,限制了其光电催化性能。为了解决这个问题,先用水热法在导电玻璃（FTO）上制备WO₃纳米薄膜,然后使用溶剂热法在WO₃纳米薄膜上制备不同反应时长（7 h、9 h和11 h）的WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜。通过XRD和SEM测试,证明了WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜的成功制备。对WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜样品进行吸收光谱测试、光电流测试、光电催化测试和交流阻抗测试。结果表明：WO₃/Bi₂MoO₆复合薄膜样品相较于单一WO₃纳米薄膜,具有更好的光吸收特性、更优秀的光电流特性和显著提升的光电催化活性。且水热反应9 h的WO₃     

溶液法制备AgBi2I7薄膜及其光电探测性能研究

AgBi₂I₇薄膜具有良好的光电特性和环境稳定性,是构筑异质结紫外光电探测器的有力候选材料之一。本研究采用溶液法制备AgBi₂I₇薄膜,通过优化前驱体溶液的浓度和溶剂类型(正丁胺和二甲基亚砜)等工艺参数,研究了其光电探测性能。采用最优方案在宽带隙的GaN上制备AgBi₂I₇薄膜,构建AgBi₂I₇/GaN异质结。该异质结对UVA射线具有良好的选择性探测(探测半峰宽约30nm)。在3V偏压和350nm紫外光照射下,器件开关比超过5个数量级,达到27.51 A/W的高响应度和1.53×10¹⁴ Jones的高探测率。研究表明溶液法制备的AgBi₂I₇薄膜有望应用于构建高性能的异质结紫外光电探测器。     

氧控In2O3薄膜的光电性能

对比在控氧条件下制备态和退火态In₂O₃薄膜的微观结构和光电性能,分析两种状态中不同的氧作用机制。两种控氧行为都能够有效提高In₂O₃薄膜的晶格有序度和降低氧空位浓度,使其载流子浓度下降、迁移率提高和光学带隙变窄;等离子体制备过程中氧以高活性非平衡方式注入晶格,而退火时氧以低活性平衡态扩散的方式进入晶格;不同的氧作用机制使得退火态薄膜比制备态薄膜具有更少的结构缺陷、更高的氧空位浓度和更佳的透光导电性。     

Bi2O3-TiO2复合氧化物光催化环己烷选择氧化

环己烷选择性氧化生成的环己醇和环己酮是己内酰胺合成中的重要中间体,在尼龙生产中具有重要作用,但工业路线条件苛刻,效率低。温和条件下环己烷选择性氧化引起极大关注,而光催化在低温环境压力下的饱和 C-H 活化和氧化具有独特优势。本文采用水热法制备了一系列 Bi₂O₃-TiO₂复合催化剂,对其结构、形貌、光学与光电化学性质通过多种方法包括 SEM、XRD、N₂吸脱附、UV-Vis、光致发光光谱、瞬态光电流响应等进行详细表征。在室温、0.1 MPa 氧气为氧化剂、500 W 氙灯模拟太阳光条件下比较了纯 TiO₂、Bi₂O₃ 和 Bi₂O₃-TiO₂ 复合物对环己烷选择性氧化的催化性能,结果表明,复合 Bi₂O₃ 后提高了 TiO₂ 的催化活性,其中 9%Bi₂O₃-T...     

凹凸棒/Bi2WO6光催化复合材料的制备及性能

由于Bi₂WO₆半导体具有无毒、强氧化性、强可见光响应等特点,呈现出优异的光催化活性。然而,Bi₂WO₆具有比表面小和吸附能力差的缺点限制了其实际应用。利用凹凸棒黏土的强吸附性,通过调节水热反应温度和时间、凹凸棒黏土与Bi₂WO₆的质量比及前驱体溶液的pH值等条件制备凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料,并对其进行XRD、SEM、N₂吸附-解吸和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等表征测试。研究表明,在180℃水热反应18 h、凹凸棒黏土与Bi₂WO₆的质量比为6%、凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料前驱体溶液的初始pH=1时,凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料具有3D纳米球状分层结构,且在可见光下对罗丹明B具有较好的光催化性能。      

S型异质结Bi4O5Br2/CeO2的制备及其光催化CO2还原性能

光催化CO₂还原技术的关键是开发高效光催化剂,而构建具有紧密界面结构的异质结是增强界面电荷转移,实现高效光催化活性的有效途径。本研究采用静电纺丝技术结合水热法,将Bi₄O₅Br₂纳米片镶嵌在CeO₂纳米纤维表面,制得Bi₄O₅Br₂/CeO₂纤维光催化材料(B@C-x,x对应反应物的加入量)。利用不同方法表征其微观结构、形貌和光电性能。结果表明,适当Bi₄O₅Br₂含量的Bi₄O₅Br₂/CeO₂异质结可以显著提高CeO₂纳米纤维的光催化性能。与纯Bi₄O₅Br₂和CeO₂相比,B@C-2在模拟太阳光下表现出最佳光催化活性,不使用任...     

表面多孔化Bi2 Te3柔性薄膜的制备及热电性能研究

柔性热电器件能够满足复杂环境的热量收集和转化需求,是目前研究的重要方向之一。但受制于材料电/声输运性能的强关联作用,柔性热电器件的能量转化效率仍然较低。以聚酰亚胺为柔性衬底,采用磁控溅射的方式制备Bi₂Te₃柔性热电薄膜,并通过退火对薄膜表面进行改性。结果表明,高温退火能够诱导Bi₂Te₃薄膜表面产生多孔化结构,且孔隙密度和尺寸可通过退火工艺调控;多孔结构对薄膜的电/声输运性能具有协同优化作用,薄膜热导率较退火前降低约50%,Bi₂Te₃柔性薄膜的热电优值显著提升。     

Bi2O3-Bi2WO6 直接Z-scheme异质结的制备、表征及光催化还原U(VI)的性能

根据能带理论,以Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源,采用水热煅烧法制备了Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合光催化材料,SEM、XRD、XPS、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)、电化学阻抗(EIS)等表征手段对材料进行表征与分析,以U(VI)为目标污染物,在可见光下进行光催化还原U(VI)的性能研究。结果表明:与纯Bi₂WO₆相比,Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合材料具有较高的光催化活性,当Bi₂O₃与Bi₂WO₆的摩尔比为2.4∶1时,Bi₂O₃-Bi₂WO₆的光催化活性最好,光催化活性增强归因于Bi₂O₃的加入,在Bi₂O₃与Bi₂WO₆界面形成的直接Z-scheme异质结,提高了光生电子-空穴的传输速率,降低了其复合率;另一方面,Bi₂O₃的加入使Bi₂WO₆带隙变小,扩大对可见光的响应范围,从而提高了Bi₂O₃-Bi₂WO₆光催化剂的活性。本研究为设计和合成具有高可见光活性的光催化剂和了解增强U(VI)光催化还原机理提供了新的思路。      

In2Se3/CuSe核壳结构微纳粉的合成及其喷涂热处理制备CuInSe2薄膜

分别采用超声微波溶剂热法、常压溶剂热法及高压溶剂热法制备In₂Se₃/CuSe粉体, 研究不同方法制备In₂Se₃/CuSe粉体的物相、形貌, 并利用涂覆-快速热处理法制作薄膜太阳电池吸收层。通过XRD、Raman、FESEM和TEM对样品的物相、形貌和组成进行了表征。结果表明: 超声微波溶剂热法和常压溶剂热法得到的产物是以In₂Se₃+CuSe混合相的形式存在, 高压溶剂热法合成的In₂Se₃/CuSe粉体则呈核壳结构, (以In₂Se₃为核, CuSe为壳)。涂覆-快速热处理法制备CIS薄膜的FESEM照片结果表明, 高压溶剂热法合成的In₂Se₃/CuSe更容易获得平整致密的薄膜。将该CIS薄膜直接用于电池器件的组装, 获得的光电性能参数: V_oc为50 mV, J_sc为8 mA/cm²。     

AuAg/Bi2O3复合材料的光催化降解和还原性能

先用聚丙烯酰胺凝胶法制备出Bi₂O₃颗粒,然后用光还原法将粒径为6~18 nm的AuAg合金纳米颗粒修饰在Bi₂O₃颗粒表面,制备出AuAg/Bi₂O₃复合光催化剂。AuAg合金纳米颗粒的等离子体共振吸收效应(SPR)使AuAg/Bi₂O₃复合物能吸收波长为~577 nm的可见光,拓展了Bi₂O₃的光响应范围,还促进了Bi₂O₃中光生电荷的分离。以甲基橙(MO)、罗丹明(RhB)和铬离子(Cr(VI))作为目标反应物,在模拟太阳光和可见光照射下考察了AuAg/Bi₂O₃的光催化降解和还原活性,发现AuAg合金纳米颗粒修饰提高了Bi₂O₃的光催化性能。用模拟太阳光照射2 h后,RhB和MO的降解率以及Cr(VI)的还原效率分别提高了~34.2%,~38.0%和~56.7%。同时,AuAg/Bi₂O₃还具有良好的光催化和结构稳定性。基于以上结果,提出了AuAg合金纳米颗粒对Bi₂O₃光催化性能的改性机理。     

Fe2O3/Bi2WO6的制备及其可见光光催化性能的研究

采用水热法制备了Bi₂WO₆催化剂,并以Fe₂O₃对Bi₂WO₆进行改性,合成了新型复合光催化剂Fe₂O₃/Bi₂WO₆。采用XRD、DRS等对合成的催化剂进行了表征。以氙气灯为光源（λ>420m）,以罗丹明B为目标降解物进行了光降解试验。结果表明,与Bi₂WO₆相比,Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能有所提高,其中,Fe₂O₃含量为0.5%的Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能最好。     

基底表面缺陷对TiO2/Bi2WO6复合材料微观结构和光催化性能的影响

TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料是可见光响应光催化活性最高的物质之一，其界面结构和微观形貌是影响光催化性能的重要因素。但是，如何可控“裁剪”TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料的界面结构与微观形貌仍面临巨大的挑战。本文采用缺陷诱导可控合成TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料，研究了TiO₂基底表面缺陷尺寸、分布密度等对TiO₂/Bi₂WO₆复合材料微观结构和光催化性能的影响。结果表明：热腐蚀合成温度、腐蚀时间是影响Ti_O2纳米带基底表面缺陷尺寸和分布的关键因素。TiO₂纳米带基底表面的缺陷尺寸为26 nm，缺陷分布密度为12个/μm²，有利于合成界面结合良好的TiO₂/Bi₂WO_6<...     

探索Bi2SeO5的高介电性能:从块体到双层和单层(英文)

Bi₂SeO₅是一种具有优异电绝缘性能的范德华(vdW)层状介电材料,引起了极大关注.然而,目前关于Bi₂SeO₅的研究主要停留在实验层面,仍然缺乏对其原子级薄膜的介电性能的相关理论认识.本文通过第一性原理计算确定了Bi₂SeO₅的介电性能,发现其块体、双层和单层均具有超高平均介电常数(εr> 20).研究表明,单层Bi₂SeO₅与双层Bi₂O₂Se之间的导带和价带能量偏移量均大于1 eV,表明单层Bi₂SeO₅依然可作为原子薄Bi₂O₂Se的良好介电层.此外,不同于h-BN或其他2D vdW绝缘体, Bi₂SeO₅的εr由其离子部分主导,且随着厚度的减小几乎保持不变.计算发现,单层Bi₂SeO₅     

湿化学法制备纳米Bi2Te3基热电材料的研究进展

Bi₂Te₃基热电材料是室温下性能最好的热电材料。传统块体Bi₂Te₃基热电材料的热电性能不高,而纳米Bi₂Te₃基热电材料可以实现电、声输运特性的协同控制,从而提高材料的热电性能。介绍了几种纳米Bi₂Te₃基热电材料不同的湿化学制备方法,比较了各种方法的优缺点,并展望了其发展方向。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜的BaCl2/BaF2-MOD法制备及超导特性研究

传统三氟乙酸金属有机化学溶液沉积法(TFA-MOD)制备YBa₂Cu₃O_7-δ (YBCO)超导层,Ba倾向于与F结合,从而避免BaCO₃的形成。本工作开展了新型基于BaCl₂/BaF₂途径的化学溶液法生长YBCO超导薄膜的研究。重点研究了添加Cl对YBCO薄膜晶粒取向、微观结构和超导性能的影响,并通过生长反应的热化学计算,分析了BaCl₂途径YBCO薄膜的物相转变机制。结果表明:添加Cl有利于抑制a轴晶粒取向,促进c轴晶粒成核。添加Cl的YBCO双层膜起始转变温度(Tc-onset)没有明显变化,约为89.6 K,其临界电流密度(Jc)显著提升, Jc达到2.07 MA/cm²(77K,自场)。此外,生长反应过程的物相转变分析表明Cl优先与Ba结合形成BaCl₂,有效避免BaCO₃的形成。本研究结果表明:添加Cl对制备YBCO超导厚膜有促进作用,这为MOD法制备YBC...     

退火温度对Ta2O5薄膜光学和表面特性的影响

针对退火温度影响Ta₂O₅薄膜的光学和表面特性的问题，采用电子束蒸发技术在石英基底上制备了该薄膜，并将薄膜样品分别在200℃、400℃和600℃下进行退火。利用光谱仪测试了薄膜的透射率并反演计算得到薄膜的折射率和消光系数的变化规律，采用X射线衍射仪和原子力显微镜表征了薄膜的表面性能。研究表明，薄膜透射率曲线的峰值随退火温度升高而显著提升。随着退火温度升高，薄膜的折射率和消光系数均逐渐变大，表面粗糙度呈现下降的趋势，表面变得致密。退火前后薄膜均为非晶态。该研究为进一步提高Ta₂O₅薄膜的性能提供了试验数据。