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温度相关的CsPbBr纳米晶瞬态光电导响应研究

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无机材料学报 2023年

作者：樊家顺夏冬林刘保顺武汉理工大学材料科学与工程学院武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室

近年来，全无机铯铅卤化钙钛矿CsPbX3(X=Cl， Br， I)纳米晶(NCs)材料因具有长载流子寿命、强光吸收、低成本制造和带隙可调性等独特的性能已成为国内外科研工作者研究的热点，但CsPbBr3纳米晶瞬态光电导光谱的专注研究却很少。本工作... 详细信息

近年来，全无机铯铅卤化钙钛矿CsPbX3(X=Cl， Br， I)纳米晶(NCs)材料因具有长载流子寿命、强光吸收、低成本制造和带隙可调性等独特的性能已成为国内外科研工作者研究的热点，但CsPbBr3纳米晶瞬态光电导光谱的专注研究却很少。本工作通过配体辅助再沉淀法制备了CsPbBr3纳米晶体，并改进了光电导薄膜样品的制样方法和真空瞬态光电导测试装置，研究了不同温度和不同激发功率对CsPbBr3纳米晶瞬态光电导的影响。不同温度的瞬态光电导实验结果表明，在133～273K温度范围内，光生电流衰减速率随着温度增加而逐渐减小，而在273～373 K温度范围内，光生电流衰减速率随着温度增加而逐渐增大。不同激发功率的的瞬态光电导实验表明，激发功率从200 mW逐渐增大到1000 mW时，光生电流衰减速率增大。本工作的研究方法为研究光激发光生载流子的动力学相关行为提供了一个新思路。

关键词：卤化铅钙钛矿 CsPbBr 纳米晶光生电流瞬态光电导光谱载流子弛豫

TiO_2薄膜光生载流子功效应与光催化性能的关系

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硅酸盐学报 2010年第1期38卷 54-57页

作者：顾少轩李斌刘保顺赵修建武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

主要探讨光生载流子的功效应与光催化性能之间的联系,从光生载流子"功效应"的角度评价TiO2薄膜的光催化活性,为寻找其他的光催化活性评价方法建立相关基础。采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了TiO2薄膜,利用X射线衍射、Raman光谱、扫... 详细信息

主要探讨光生载流子的功效应与光催化性能之间的联系,从光生载流子"功效应"的角度评价TiO2薄膜的光催化活性,为寻找其他的光催化活性评价方法建立相关基础。采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了TiO2薄膜,利用X射线衍射、Raman光谱、扫描电子显微镜对TiO2样品进行了表征,并通过对甲基橙降解反应测试了样品的光催化性能。结果表明:TiO2薄膜为锐钛矿结构且结晶良好,颗粒分布均匀,粒径约为80nm。光生载流子功效应通过计算Fermi能级劈裂值发现,Fermi能级劈裂值越大,TiO2薄膜的光催化性能越好,说明Fermi能级劈裂值在光催化活性评价中具有重要作用。

关键词：氧化钛薄膜光催化功效应

热处理V膜制备VO_(2)薄膜的结构和光电性能

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硅酸盐学报 2021年第6期49卷 1151-1156页

作者：袁文辉刘保顺武汉高芯科技有限公司武汉430205 硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉理工大学武汉430070

先用磁控溅射法在石英玻璃基片上制备了金属V膜,然后经过真空退火处理被转变为VO_(2)薄膜。研究了退火温度对VO_(2)薄膜表面形貌、晶体结构、光学性能和电学性能的影响。结果表明:随着退火温度由300℃增加到450℃,VO_(2)薄膜的结晶度明... 详细信息

先用磁控溅射法在石英玻璃基片上制备了金属V膜,然后经过真空退火处理被转变为VO_(2)薄膜。研究了退火温度对VO_(2)薄膜表面形貌、晶体结构、光学性能和电学性能的影响。结果表明:随着退火温度由300℃增加到450℃,VO_(2)薄膜的结晶度明显增加。退火温度在400℃和450℃制备的样品是高纯M相单斜结构,晶粒发育较好,晶界清晰。不同温度退火的样品的表面V元素包含由4+和5+态,5+态的出现是由于表面V元素受环境中氧化导致。虽然退火温度的改变对VO_(2)薄膜的可见光透过率无明显影响,但是可以改善对太阳光的调节效率。VO_(2)薄膜半导体-金属相变温度和半导体相的电阻随热处理温度增加而增加,在400℃和450℃退火样品电阻相变前后的变化幅度可达2个数量级,450℃退火制备样品的滞后宽度和半导体金属相变临界温度分别为14.6℃和61.0℃。

关键词：二氧化钒薄膜磁控溅射真空退火半导体–金属相变

纳米TiO_2的表面能态及光生电子-空穴对复合过程的研究

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光谱学与光谱分析 2006年第2期26卷 208-212页

作者：刘保顺何鑫赵修建赵青南武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室湖北武汉430070

以液相法制备了水溶态纳米TiO2,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对纳米TiO2的结构和组成作了细致分析。并对其紫外-可见光谱(UV-Vis spectrum)和荧光发光光谱(PL spectrum)进行了分析。结果发现纳... 详细信息

以液相法制备了水溶态纳米TiO2,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对纳米TiO2的结构和组成作了细致分析。并对其紫外-可见光谱(UV-Vis spectrum)和荧光发光光谱(PL spectrum)进行了分析。结果发现纳米TiO2呈现较好的锐钛矿型,平均粒径为5 nm。水溶态纳米TiO2由于吸附而在表面形成了Ti—OH和Ti—H2O的表面态,其能级位于其价带以上约0.6和0.54eV;500℃热处理后样品的表面吸附水基本消失,但OH-仍然存在,同时在纳米TiO2晶格中出现了氧空位,其能级位于价带以上3.13 eV。对于水溶态纳米TiO2,表面复合是电子-空穴对的主要复合过程;热处理后的样品,由于表面态遭到破坏,粒子半径变大,直接复合成为电子-空穴对的主要复合过程,同时还伴随有通过氧空位的间接复合和通过Ti—OH的表面复合。

关键词：表面复合表面态纳米二氧化钛电子-空穴对

一种可见光活性的等离子体纳米Au-Cu(Ⅰ)@Na_2Ti_6O_(13)光催化滤膜的制备和对乙醛的降解(英文)

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Chinese Journal of Catalysis 2017年第12期38卷 2048-2055页

作者：杨静静刘保顺赵修建武汉理工大学硅酸盐建筑国家重点实验室湖北武汉430070

室内环境的空气质量对人们生活和健康的影响很大.其中挥发性有机物(VOCs)如乙醛、甲醛、丙酮、苯和甲苯等是室内环境污染的主要来源之一,它们会引起机体免疫力水平失调,影响中枢神经功能,还可影响消化系统,严重时可损伤肝脏和造血功能等... 详细信息

室内环境的空气质量对人们生活和健康的影响很大.其中挥发性有机物(VOCs)如乙醛、甲醛、丙酮、苯和甲苯等是室内环境污染的主要来源之一,它们会引起机体免疫力水平失调,影响中枢神经功能,还可影响消化系统,严重时可损伤肝脏和造血功能等.因此,消除这些VOCs变得刻不容缓.本文报道了一种新型等离子体纳米Au-Cu(Ⅰ)@Na_2Ti_6O_(13)光催化薄膜.钛酸盐材料容易制备,且具有良好的化学和机械性能,目前多应用于电容器、传感器和光催化领域.此薄膜采用水热法制备并进一步热处理得到,该法简单易操作,水热时间较短且成本低廉.另外通过热置沉积的方法分别将Au纳米颗粒和Cu(Ⅰ)成功负载到Na_2Ti_6O_(13)滤膜上.分别使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子光谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和UV-Vis光谱仪研究了薄膜的形态结构、元素组成、晶相组成和光学性能.SEM和TEM结果表明,Na_2Ti_6O_(13)滤膜由超长的Na_2Ti_6O_(13)纳米纤维组成.纳米纤维之间存在较大的孔,可以使空气自由通过.XRD,XPS和UV-Vis结果发现,Au纳米颗粒和铜纳米簇成功地负载在Na_2Ti_6O_(13)滤膜上,且铜呈无定形态,价态为+1.相应的催化结果表明,在可见光照射下,相比于纯Na_2Ti_6O_(13)滤膜,Au-Cu(I)@Na_2Ti_6O_(13)滤膜显示出非常高的降解乙醛活性.结果发现,Na_2Ti_6O_(13)滤膜的可见光活性随着负载的Au纳米颗粒含量的增加呈现先增加后降低的趋势,当Au纳米颗粒的含量为2.85 wt%时达到最大.使用超长Na_2Ti_6O_(13)纳米纤维作为支撑材料,Au纳米颗粒的等离子体可见光吸附导致电子从Au纳米颗粒迁移到Na_2Ti_6O_(13)的导带,并被表面负载的Cu(I)俘获,有效地避免了Na_2Ti_6O_(13)中导带电子和留在Au纳米颗粒上空穴的复合,延长了电子和空穴的寿命,进而提高了滤膜的可见光催化活性.Na_2Ti_6O_(13)滤膜可以有效地避免粉体在光催化反应过程中发生团聚,因而在实际应用过程中易分离,避免了二次污染,且可以循环使用,因此成本低,有望用作空气净化的功能材料.

关键词： Na2Ti6O13 Au负载 Cu(I)纳米簇负载协同效应光催化

溅射气氛中O_2/Ar比及热处理对直流反应磁控溅射法制备玻璃基TiO_2薄膜结构与亲水性的影响

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稀有金属材料与工程 2003年第5期32卷 339-343页

作者：赵青南刘保顺赵修建 A.W.Sleight 武汉理工大学湖北武汉430070 Oregon State University

在工作气压为0.80Pa的氧氩气混合气氛下,改变氧与氩的流量比(O2/Ar:0.10,0.20,0.30),在预先镀10nm左右SiO2的普通玻璃基片上用直流(D.C.)磁控溅射法制备了300nm左右的TiO2薄膜试样。离线在500℃、氧气氛下对试样热处理2h。用X射线光电... 详细信息

在工作气压为0.80Pa的氧氩气混合气氛下,改变氧与氩的流量比(O2/Ar:0.10,0.20,0.30),在预先镀10nm左右SiO2的普通玻璃基片上用直流(D.C.)磁控溅射法制备了300nm左右的TiO2薄膜试样。离线在500℃、氧气氛下对试样热处理2h。用X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射仪(XRD)分别研究了试样热处理前后的表面元素组成、离子状态和物相组成,用接触角分析仪测试了试样在紫外光(UV)照射后的水润湿角。

关键词：玻璃基TiO2薄膜亲水性直流反应磁控溅射氧气和氩气流量比

结晶度,{001}/{101}晶面比和Au负载对热处理TiOF_2制备的锐钛矿TiO_2光催化活性的影响（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2019年第3期40卷 403-412页

作者：王江炎刘保顺中田一弥武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室东京理科大学科学技术研究所光催化国际研究中心东京理科大学理工学部应用生物科学系

TiO_2半导体由于具有清洁、无毒光催化性能优异和热稳定性好等优点,一直是光催化理论及应用研究的一个热点材料,但其较宽的禁带宽度(金红石3.0 eV,锐钛矿3.2 eV)和较快的光生载流子复合速率限制着其进一步应用.在本研究中,我们通过直接... 详细信息

TiO_2半导体由于具有清洁、无毒光催化性能优异和热稳定性好等优点,一直是光催化理论及应用研究的一个热点材料,但其较宽的禁带宽度(金红石3.0 eV,锐钛矿3.2 eV)和较快的光生载流子复合速率限制着其进一步应用.在本研究中,我们通过直接煅烧TiOF2前体成功制备出具有截断八面体形貌的锐钛矿TiO_2纳米及亚微米晶体,并采用现代测试方法综合分析了煅烧温度对其结晶度、{001}/{101}晶面比例以及光催化性能的影响,然后以高结晶度的TiO_2样品负载Au,进一步探讨了负载Au对其可见光催化活性的提升.X射线衍射图谱(XRD)和拉曼光谱表征结果表明,未煅烧的样品为TiOF2,在700°C以下煅烧的样品均呈纯锐钛矿相,而800°C煅烧的样品出现了少量金红石相,表明以TiOF2为前体制备的TiO_2锐钛矿相向金红石相的转变温度明显高于常规TiO_2材料.同时, XRD峰强度随煅烧温度升高而增大,表明样品结晶度提高,因而我们认为700与800°C煅烧的样品结晶度较高,而且保持了纯的或大量的锐钛矿物相.根据XRD谱得到的{001}与{101}晶面方向的平均尺寸计算了{001}/{101}晶面比例.结果显示,随着煅烧温度提高,{001}/{101}晶面比例增大.通过场发射扫描电子显微镜观察到煅烧的样品具有较规则的截断八面体双锥形貌,煅烧温度越高,形貌越规则,颗粒尺寸越大.N2吸附-解吸等温线测试结果显示,煅烧后样品的比表面积低于未煅烧的TiOF2,原因是煅烧后的样品团聚现象比较严重.紫外-可见漫反射光谱显示煅烧样品的吸收边相比于未煅烧的TiOF2发生明显红移.不同样品在紫外光下降解甲基蓝与甲醛的性能研究表明, 700°C煅烧的样品具有最高的光催化活性,这可归因于其较高的结晶度及纯的锐钛矿相结构.对于负载Au的高结晶度TiO_2样品(Au-T700和Au-T800),紫外-可见漫反射光谱中在597 nm处出现了Au的等离子吸收峰, X射线光电子能谱中86与83 eV处Au 4f峰的出现也表明Au成功负载在材料表面.丙酮可见光催化降解实验表明,相比于未负载的700和800°C下煅烧TiOF2制备的TiO_2,负载Au的样品的催化活性分别提高了2.6和4.8倍.综上所述,通过升高煅烧温度可提高TiO_2的结晶度、晶粒尺寸和{001}/{101}晶面比例.而结晶度和{001}/{101}晶面比例的提高可以抑制电子和空穴的复合,从而提高TiO_2液相和气相光催化活性.在具有最高结晶度和{001}/{101}晶面比例的TiO_2上负载,后其可见光催化活性进一步提高.

关键词：高结晶度锐钛矿二氧化钛高能晶面金负载光催化

基片温度对直流反应磁控溅射法制备玻璃基TiO_2薄膜结构与亲水性的影响

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硅酸盐学报 2003年第7期31卷 678-681页

作者：赵青南刘保顺赵修建 SLEIGHT A W 武汉理工大学美国俄勒冈州立大学化学系新材料研究中心

在工作气压为 2 .0Pa的氧气氛下 ,通过改变基片温度 (室温 ,2 80℃ ,42 0℃ ) ,在预先镀 10nm左右SiO2 的普通玻璃基片上用直流磁控溅射法制备了 30 0nm左右的TiO2 薄膜试样。用X射线光电子能谱和X射线衍射仪分别研究了试样的表面元素... 详细信息

在工作气压为 2 .0Pa的氧气氛下 ,通过改变基片温度 (室温 ,2 80℃ ,42 0℃ ) ,在预先镀 10nm左右SiO2 的普通玻璃基片上用直流磁控溅射法制备了 30 0nm左右的TiO2 薄膜试样。用X射线光电子能谱和X射线衍射仪分别研究了试样的表面元素组成、离子状态和物相组成 ,用接触角分析仪测试了试样在紫外光照射后的水润湿角。结果表明 :试样表面的钛离子都以 +4价的形式存在 ,氧化钛表面易吸附OH-和CO32 - ,氧化钛中n (O)∶n (Ti) =1.90～ 1.97;基片不加热时 ,试样是非晶态 ,升高基片温度 ,薄膜结晶逐渐完善 ,并以锐钛矿形式存在。在相同时间的紫外线照射下 ,非晶TiO2 膜的润湿角从 34°降低到 2 2° ,而结晶完好的试样的润湿角从 18°～ 2 4°降低到

关键词：二氧化钛薄膜亲水性直流磁控溅射基片温度

热处理对TiO_2溅射薄膜结构和光谱性能的影响

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稀有金属材料与工程 2005年第9期34卷 1451-1454页

作者：刘保顺何鑫赵修建赵青南武汉理工大学湖北武汉430070

用直流反应磁控溅射法制备了TiO2薄膜,并对热处理前后试样的紫外可见光谱(UV-Visspectrum)和荧光发射光谱(PLSpectrunm)做了研究。发现热处理后试样的紫外可见光谱在496nm处出现了一个较为明显的吸收峰,荧光发射光谱496.5nm处出现一个... 详细信息

用直流反应磁控溅射法制备了TiO2薄膜,并对热处理前后试样的紫外可见光谱(UV-Visspectrum)和荧光发射光谱(PLSpectrunm)做了研究。发现热处理后试样的紫外可见光谱在496nm处出现了一个较为明显的吸收峰,荧光发射光谱496.5nm处出现一个荧光发射带肩。X射线光电子能谱(XPS)的分析结果表明,热处理可使薄膜中晶格氧扩散出去,生成Ti3+离子和氧空位。结合XPS的分析结果和理论计算,可推断热处理后出现的位于496nm处的吸收峰和496.5nm处的荧光带肩可被指认为薄膜中Ti3+离子的d电子跃迁产生。

关键词：热处理二氧化钛紫外可见光谱荧光光谱