多孔钛板表面TiO2纳米管阵列膜的制备及表征

利用四辊卧式粉末轧机制备多孔钛板,并通过阳极氧化工艺在轧制多孔钛板上制备TiO2纳米管阵列膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对TiO2纳米管阵列膜的形貌和物相进行表征,并对TiO2纳米管阵列膜的热稳定性和生物相容性进行了研究。结果表明,多孔钛板上初步制备的TiO2纳米管阵列膜为无定形相结构,在不同温度下可转化为锐钛矿型、金红石型或锐钛矿与金红石型的混合物;细胞培养实验表明,经阳极氧化及450℃退火处理后,粉末轧制多孔钛板表面细胞的黏附量比未经处理的多,且细胞发育良好。     

密度可控钛纳米棒阵列的制备及其矿化性能研究

通过控制电解液中的草酸含量,在医用纯钛表面构建密度可控的钛纳米棒阵列。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)对钛表面纳米棒阵列形貌和密度进行了表征,并在模拟体液(2SBF)中对其矿化性能进行研究。结果表明:钛纳米棒阵列密度随着草酸含量的增加而增大,钛表面构建纳米棒阵列结构有利于类骨钙磷矿物的沉积,当纯钛表面纳米棒阵列密度为(1.79±0.04)×1010/cm2时,在模拟体液中矿化性能优异,可见这种结构有利于材料与骨组织形成骨性结合,提高临床疗效。     

TiO_2纳米棒阵列的水热法制备及表征

采用水热法在玻璃基片上制备了TiO_2纳米棒阵列,系统研究了制备条件对阵列形貌的影响,分析了其生长过程及生长机理.利用XRD、FE-SEM、TEM对制备样品进行了分析及表征,并测试了它的光催化性能.结果表明:TiO_2纳米棒为金红石单晶结构,TiO_2晶核在基片活性位点快速成核并沿[001]方向生长成纳米棒,前驱液浓度增加,TiO_2纳米棒密度及尺寸都增大,水热温度升高,结晶发育程度变好,四方棒状形貌越明显,TiO_2纳米棒阵列对甲基兰具有较好的降解效果.     

水热法制备高定向掺铝氧化锌纳米棒阵列

为了制备高定向光电性能优异的掺铝氧化锌(ZAO)纳米棒阵列,采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备掺铝氧化锌薄膜,以ZAO薄膜为种子层,通过控制掺铝量、稳定荆等工艺参数,采用水热法制备出了高定向ZAO纳米棒阵列.实验表明,铝掺杂量为2%,直径在50nm左右的ZAO纳米棒阵列薄膜具有最好的光致发光性能,表面活性剂可以促进ZAO纳米结构的棒状生长,形成高定向ZAO纳米棒阵列.     

纯钛表面TiO2纳米棒阵列的制备及其形成机理研究

采用阳极氧化恒流法在含NH4F的电解液中,以钛片为基体制备出高度有序、均匀的TiO2纳米棒阵列。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对TiO2纳米棒阵列的表面形貌、组成、结合价态、晶相等结构特征进行了表征。结果表明,所制备的TiO2纳米棒阵列均匀分布、排列有序、沿垂直基体方向择优生长。纳米棒的平均直径约为25.68nm,平均长度约为91.35nm,长径比为3.56,平均分布密度约为189～197根/μm2;550℃热处理后生成的TiO2纳米棒阵列具有金红石型结构,结晶度为28.6%,沿(110)面取向生长。     

钛合金表面GO/纳米ZnO复合涂层的制备及性能

为了有效解决生物医用钛合金长期植入人体后,易发生细菌感染和面临有害金属离子释放的问题,采用水热反应和涂覆方法,分别在聚多巴胺(PDA)预处理的Ti6Al4V合金表面制备了氧化石墨烯涂层(GP/T)和氧化石墨烯/纳米氧化锌复合涂层(GZP/T)。系统分析了2种涂层的物相结构、微观形貌及其在林格氏液中的耐腐蚀性能和在大肠杆菌环境中的抗菌性能。结果表明:聚多巴胺发挥“双面胶”桥接作用,有效增强了涂层与基底间的化学键合;GP/T涂层抗菌率随着GO浓度增大而增大;GZP/T纳米复合涂层相较Ti6Al4V基材具有优异的耐蚀性,该复合涂层中ZnO起主要抗菌作用。     

ZnO纳米棒的制备及光催化性能研究

采用水热法制备ZnO纳米棒。利用X射线粉末衍射(XRD)仪和透射电镜(TEM)对其结构和形貌分别进行表征,并通过紫外-可见分光光度计分析ZnO纳米棒光降解甲基紫来研究其光催化活性。结果表明,以氢氧化钠和醋酸锌为原料,聚丙烯酰胺为表面活性剂制备得到直径约26nm,长度达400nm的单晶纤锌矿结构的ZnO纳米棒。添加ZnO纳米棒光催化剂时的光降解率为70%,未加ZnO纳米棒的光降解率为30%,表明ZnO纳米棒具有很好的光催化活性。     

硅基ZnO纳米棒阵列异质结太阳能电池的水热合成及其光伏性能

通过低温水热法,在图案化的p型硅衬底上合成氧化锌（ZnO）纳米棒阵列薄膜,制备出具有p-Si/n-ZnO纳米棒（NR）阵列结构的异质结太阳能电池（HSCs）。通过直流磁控溅射技术,分别在前后面板溅射沉积ITO和Al膜接触电极层。研究ZnO籽晶层的退火温度、ZnO纳米棒阵列水热合成的时间等因素对ZnO纳米棒阵列的晶体结构、表面形貌和光学性能的影响。p-Si/n-ZnO纳米棒阵列HSCs的最佳短路电流密度和总能量转换效率分别为11.475 mA·cm^-2和2.0%。相比p-Si/n-ZnO薄膜HSCs,p-Si/n-ZnO纳米棒阵列HSCs的光伏性能得到了有效提高。     

Cu掺杂的ZnO纳米棒阵列膜的结构与阻变性能

以Cu掺杂的ZnO(Cu：ZnO,CZO)薄膜(Thin film,TF)为缓冲层、以水热法制备了CZO纳米棒阵列膜(Nanorods film,NRF),研究了CZO NRF的结构与阻变特性。少量Cu₂₊添加可促进纳米棒的结晶及沿c轴取向生长,补偿本征缺陷。所制备的CZO NRF/CZO TF双层器件具有双极性阻变特性,限制电流对其I-V特性和保持特性影响较大,限制电流较小时,器件的开关比会降低。当I_CC分别为10mA和1mA时,开关比的平均值分别为7460和45。与CZO TF单层器件相比,SET电压分布和高低阻值的稳定性均获得明显改善,V_SET分布在+0.3～1.55V之间,HRS≈7.05×10₅～2.1×10₆Ω,LRS≈134Ω。CZO纳米棒为导电细丝的形成提供了大量氧空位,使导电细丝排列整齐、尺寸更均匀,降低了导电细丝形成的随机性。     

钛基材上制备TiO2纳米管阵列电极的电化学性能

在0.5%(质量分数)NH4F/甘油电解液中通过恒压阳极氧化法在钛基体上制备TiO2纳米管阵列.采用循环伏安法、紫外-可见吸收光谱、顺磁共振波谱仪和傅立叶红外谱对TiO2纳米管阵列的表面性能进行了表征.结果表明:TiO2纳米管阵列电极可发生两个光化学过程,测得的电化学激发能?EOH/?OH＞1.643 V,对应的吸收光波长λ＜853 nm;TiO2纳米管阵列电极光化学性能变化是由于在电极表面发生Ti3+与Ti4+转化的过程中形成了·OH.     

SnS / ZnO 叠层太阳能电池的制备及性能研究

目的获得光电性能较佳的Sn S/Zn O叠层太阳能电池。方法通过磁控溅射法,采用不同的溅射参数在FTO玻璃上制备Sn S和Zn O薄膜,研究Sn S和Zn O薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能,最终获得制备叠层太阳能电池的最佳方案。结果沉积Sn S薄膜的溅射功率、沉积时间、工作气压为28W,40 min,2.5 Pa和36 W,25 min,2.3 Pa时,获得的两种Sn S薄膜均在(111)晶面具有良好的择优取向,晶粒较大,表面致密光滑,禁带宽度分别为1.48,1.83 e V。沉积Zn O薄膜的溅射功率、溅射时间、工作气压为100 W,10 min,2.5 Pa时,Zn O薄膜的结晶性能更优,透过率更大,适合作为太阳能电池的n层。以宽禁带Sn S(1.83 e V)为外p型吸收层,窄禁带宽度Sn S(1.48 e V)为内p型吸收层制备的FTO/n-Zn O/p-Sn S(1.83 e V)/n-Zn O/p-Sn S(1.48 e V)/Al叠层太阳能电池,其光电转化效率为0.108%,短路电流为0.90 m A,开路电压为0.40 V。结论制得的叠层太阳能电池性能较传统单层太阳能电池更优。     

氧化锌纳米棒束的制备、表征及性质研究

以水合醋酸锌和水合肼为反应物,在不使用任何表面活性剂的条件下,采用一种简单温和的液相法制备了氧化锌纳米棒束.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对所得产物的结构和形貌进行了表征,利用荧光光谱仪对产物的室温发光性质进行了测试.测试结果证明所得产物为定向排列的纳米棒自组装而成的尺寸均匀、结晶良好的氧化锌纳米棒束,单根纳米棒的直径20～30 nm,其相结构为六方纤锌矿氧化锌.所得产物在紫外区381 nm处具有一个尖锐的发光峰,在400～600 nm的可见光区域的发光被显著减弱,显示了优良的发光性质.     

Ag-TiO2纳米棒阵列的抗菌性和光催化性能研究

目的：制备一种高抗菌性和高光催化活性的Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列。方法通过磁控溅射与水热复合处理法,在钛箔片表面制备出Ag掺杂TiO2（Ag-TiO2）纳米棒阵列,酸化处理过的试样在500℃下煅烧2 h。采用X射线衍射（XRD）进行物相分析,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、场发射透射电子显微镜（TEM）、能量分散谱仪(EDS)观察试样的表面、截面形貌、微观结构和组成,并探究其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌性能和对亚甲基蓝的光催化降解能力。结果该工艺下制备的 Ag-TiO2纳米棒大小均匀,取向明显,主要由锐钛矿型 TiO2相组成。Ag-TiO2纳米棒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有优异的杀菌效果,杀菌率几乎达到100%。Ag-TiO2纳米棒能有效地提高亚甲基蓝的降解率。结论磁控溅射与水热复合处理法在钛箔片表面成功制备出Ag-TiO2纳米棒阵列,此阵列具有优异的杀菌能力、高抗菌和光催化降解性能。     

Fabrication of highly oriented ZnO nanorod arrays by galvanostatic deposition

Highly oriented ZnO nanorod arrays were suecessfully prepared on the indium tin oxide (ITO) substrate using a galvanostatic electrodeposition method.The ITO substrate was pretreated with ZnO nanoparticles via simple low-temperature solution route.The crystallinity,microstructure of surface,and optical properties of the obtained ZnO were characterized by X-ray diffraction,scanning electron microscope,and transmittance spectrum.The results indicate that the average diameter of ZnO nanorod arrays is about 30 nm,and the narrow size distribution ranges from 20 to 50 nm The nanorod arrays are growing along [001] direction with an orientation perpendicular to the substrate.When the wavelength of incident is over 380 nm,the ZnO nanorod arrays show a high optical transmission of above 95%.Furthermore,the possible growth mechanism of the nanorod arrays was discussed.     

预沉积ZnO薄膜对ZnO−MoS2/ZnO复合涂层结构与性能影响

目的 通过优化原子层沉积工艺获取不同厚度ZnO薄膜,研究ZnO薄膜晶体取向对ZnO?MoS2涂层生长结构的影响,获得具有优异摩擦学性能的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。方法 采用原子层沉积法在不锈钢基体上预沉积不同厚度的ZnO薄膜,再用射频磁控溅射技术继续沉积ZnO?MoS2涂层,制备ZnO?MoS2/ZnO固体润滑复合涂层。结果 X射线衍射分析发现,预沉积ZnO薄膜有诱导后续ZnO?MoS2涂层沉积生长的作用,预沉积100 nm厚ZnO薄膜的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层显示出宽化的MoS2 (002)馒头峰,其截面形貌显示为致密的体型结构,获得的摩擦因数最低(0.08),纳米硬度最高(2.33 GPa),硬度/模量比显示该复合涂层的耐磨损性能得到提升;X射线光电子能谱分析结果表明,复合涂层表面游离S与空气中水发生反应程度大约为原子数分数5%,显示复合涂层耐湿性能较好;基于原子层沉积ZnO薄膜生长及其对后续ZnO?MoS2涂层生长的影响分析,提出了ZnO?MoS2/ZnO复合涂层磨损模型,阐明了ZnO薄膜对复合涂层结构及摩擦学性能的影响,并以该模型解释了200 nm厚 ZnO薄膜上沉积ZnO?MoS2涂层出现的摩擦因数由高到低的变化趋势及最终磨损失效现象。结论 合适的原子层沉积制备的ZnO薄膜有利于MoS2 (002)取向生长,可有效提升ZnO?MoS2/ZnO复合涂层的摩擦学性能;控制ZnO薄膜厚度,可实现ZnO薄膜与基底及ZnO?MoS2层间界面之间的优化结合,以制得具有较好摩擦学性能及使用寿命的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。     

Role of Substrate Roughness in ZnO Nanowire Arrays Growth by Hydrothermal Approach

The role of substrate roughness in ZnO nanowire(NW) arrays hydrothermal growth has been systematically studied.Six silicon substrates with different roughness by chemical etching have been selected to grow ZnO NW arrays hydrothermally after sputtering 5-nm-thick ZnO seed layer as catalyst.The as-grown samples reveal that average diameters and number densities of ZnO NW arrays are inversely proportional to the increasing substrate roughness observed by atomic-force microscopy and scanning electron microscopy.Furthermore,the theoretically derived equations based on nucleation with the Gibbs free energy to describe relations of substrate roughness versus average NW diameter and NW number density match well with experimental results.Research results in this paper can be used to control the number density and the average diameter of ZnO NW arrays by alternating substrate roughness.     

Co反点阵列薄膜的制备及形貌对其磁性的影响

采用胶体晶体模板方法,通过变换聚苯乙烯(PS)微球粒径和溅射时间制备了相同厚度的孔径1~5μm的Co反点阵列薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)考察了样品的结构和磁学特性。发现Co反点阵列薄膜的矫顽力和剩磁比最大达到253.18×10-4 T和0.85,分别为Co薄膜的3.4和2.3倍,并且随孔径的增大逐渐降低。结合理论分析结果表明,Co反点阵列薄膜本身的形状各向异性是其取得优良磁学性能的原因,孔径和孔间距这两种形状因素造成的形状各向异性的变化是其磁性发生变化的物理本质。