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单层Bi2WO6基半导体光催化材料的制备及其性能研究

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单层Bi2WO6基半导体光催化材料的制备及其性能研究

作者：杨雪凤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

严峻的生态压力、环境污染和能源危机问题阻碍着人类社会的进步和发展,人们迫切希望找到一种高效且低能耗的解决污染问题的方法。半导体光催化是一种新型的高效节能的污染物处理技术,与传统的高温分解、常规催化技术及吸附技术相比有巨... 详细信息

严峻的生态压力、环境污染和能源危机问题阻碍着人类社会的进步和发展,人们迫切希望找到一种高效且低能耗的解决污染问题的方法。半导体光催化是一种新型的高效节能的污染物处理技术,与传统的高温分解、常规催化技术及吸附技术相比有巨大的优势,是一种颇具潜力的绿色污染处理技术。在众多的光催化剂中,BiWO因其没有毒性、成本低廉、光催化效率高,受到研究者们的广泛关注。其中,单层BiWO具有仿异质结的[Bi O]+–[WO4]2–-[BiO]+三明治亚结构,当受到合适能量的光激发时,大量空穴在单层BiWO的活性表面位置产生,同时,在层间产生大量光生电子,单层BiWO的特殊结构使得它具有超快的电荷分离效率和超高的表面活性。因此,制备以单层BiWO为基础的光催化材料将具有十分重要的意义。本文以单层BiWO为基础,探讨制备了单层BiWO/Ag及BiWO/AgBr两种光催化材料,深入研究了不同条件对于光催化性能的影响因素及可能的机理,试图利用Ag的等离子体共振效应及Ag Br和BiWO形成的P-N结,来加快光生电子-空穴对的产生及分离,从而获得具有优异性能的光催化纳米材料。具体研究如下:一、以单层BiWO为基体,研究了三种不同的制备方法对于BiWO/Ag光催化材料性能的影响规律,分析结果显示乙二醇还原法合成的单层BiWO/Ag复合材料光催化性能更佳,探讨了在还原过程中超声功率,超声时间和Ag的含量对复合材料的性能的影响,根据测试结果可知当超声功率为90%,超声时间为30min,Ag占单层BiWO质量分数为60%时合成的单层BiWO/60wt%Ag复合材料光催化性能最好,模拟太阳光氙灯2h照射后对Rh B的降解率可以达到97.4%,远高于单纯的单层BiWO及P25。二、利用简单的沉淀-沉积方法,成功的合成了单层BiWO/Ag Br光催化材料,并对材料进行了晶体结构、微观形貌和成分、微观结构、光谱吸收特性和光催化性能等一系列研究。结果表明,Ag Br成功的负载于单层BiWO表面,探讨了包括反应体系中水体积,搅拌时间,反应温度和Ag Br的含量对合成的单层BiWO/Ag Br复合材料的光催化性能影响。结果显示,反应体系中水体积为45 mL,反应温度为室温(27℃),搅拌时间为3h,Ag Br的质量占单层BiWO的质量的30%时合成的单层BiWO/30wt%AgBr半导体复合材料,在经过模拟太阳光氙灯2h的照射下光催化性能最佳,对Rh B的降解率达到98.7%,远高于纯的单层BiWO和P25的催化性能。本文的研究意义在于,以具有高催化潜能的单层BiWO为基底,通过利用贵金属的表面等离子体共振效应和P-N结的形成,进一步揭示复合光催化材料的组成、形貌、能带结构等与光催化性能之间的关系,提高单层钨酸铋基半导体光催化剂的实用性,从而为解决能源和环境问题提供一个新途径。

关键词：单层 Bi2WO6/Ag Bi2WO6/Ag Br 光催化

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化学气相沉积法制备单层石墨烯的优化

微纳电子技术 2017年第3期54卷 181-187页

作者：毕瑞可张杰吴玉玲曾毅波张为中郭航厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361005 中国电信集团股份有限公司新疆分公司乌鲁木齐830011

作为碳原子家族的最新成员,二维结构的石墨烯具备优异的物理化学性质和广阔的应用前景,成为新材料研究领域的热点研究对象。对化学气相沉积(CVD)法进行了优化,成功制备得到了高质量的单层石墨烯。优化后的实验工艺为:首先对铜箔进行化... 详细信息

作为碳原子家族的最新成员,二维结构的石墨烯具备优异的物理化学性质和广阔的应用前景,成为新材料研究领域的热点研究对象。对化学气相沉积(CVD)法进行了优化,成功制备得到了高质量的单层石墨烯。优化后的实验工艺为:首先对铜箔进行化学抛光和退火预处理;然后将预处理后的铜箔加工成荷包状;氢气(H2)氛围下,以甲烷(CH4)为碳源,对石墨烯进行化学气相沉积;当甲烷和氢气体积流量分别为10 cm3/min和20 cm3/min时,在1 030℃条件下生长20 min制备得到最终样品。扫描电子显微镜(SEM)和激光喇曼光谱表征的结果显示:该方法制备的样品为大面积连续的单层石墨烯。

关键词：石墨烯化学气相沉积(CVD) 表征单层大面积

单层及双层多孔介质容积式太阳能吸热器传热特性研究

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单层及双层多孔介质容积式太阳能吸热器传热特性研究

作者：黄月明华中科技大学

学位级别：硕士

多孔介质容积式太阳能吸热器是塔式太阳能发电的关键部件。本文基于局部非热平衡模型,推导得到单层及双层多孔介质容积式太阳能吸热器内温度、空气压强和吸热器热效率的解析解,分析了吸热器结构参数(包括孔隙率和孔隙直径)对吸热器的传... 详细信息

多孔介质容积式太阳能吸热器是塔式太阳能发电的关键部件。本文基于局部非热平衡模型,推导得到单层及双层多孔介质容积式太阳能吸热器内温度、空气压强和吸热器热效率的解析解,分析了吸热器结构参数(包括孔隙率和孔隙直径)对吸热器的传热特性的影响。对单层多孔介质容积式太阳能吸热器(简称单层吸热器),在空气能量方程中忽略空气导热的影响,采用4种多孔骨架中辐射传输模型,包括:忽略多孔骨架内部辐射的模型(模型A)、Rosseland模型(模型B)、均匀内热源模型(模型C)与吸热器中辐射传输满足Beer定律的模型(模型D),推导得到了局部非热平衡条件下4种模型所对应的吸热器中多孔骨架与空气温度、空气压强和吸热器热效率的解析解,分析了多孔骨架导热系数、孔隙率和孔隙直径等参数对吸热器性能的影响。结果表明,对模型A和模型B,吸热器中最高温度位于吸热器进口处,对模型C,吸热器中最高温度位于吸热器出口处,而对模型D,吸热器中最高温度可以位于吸热器内部或吸热器的出口处;吸热器热效率取决于多孔骨架导热系数、孔隙率和孔隙直径等参数,当吸热器中内热源均匀分布时,吸热器热效率是最高的。对双层多孔介质容积式太阳能吸热器(简称双层吸热器),在空气能量方程中忽略空气导热的影响,辐射传输采用Rosseland模型,推导得到了局部非热平衡条件下双层吸热器内多孔骨架与空气温度、空气压强和吸热器热效率的解析解,分析了孔隙率增加或减小设计和孔隙直径增加或减小设计对双层吸热器性能的影响。结果表明,吸热器第一层的厚度对吸热器进口处骨架温度、热效率和压降有较大影响;孔隙率减小设计的吸热器进口处骨架温度与热效率均比孔隙率增加设计的高;孔隙直径增加设计的吸热器与比孔隙直径减小设计的吸热器相比,进口处骨架温度更低,热效率更高;增加高孔隙率或高孔隙直径的区域的厚度均能降低压降。

关键词：太阳能吸热器传热特性单层双层多孔介质

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单层多点投射式电容触摸屏的实现方案研究

单层多点投射式电容触摸屏的实现方案研究

作者：赵祥桂复旦大学

学位级别：硕士

作为现在人机交互的一种有效输入设备,触摸屏技术已经全面的进入人们的日常生活,其中重要的一种触摸屏技术就是电容触摸屏技术,它是利用人体的高频分流进行工作的。电容触摸屏是通过在透明钢化玻璃上溅镀铟锡氧化物,再进行图案的刻蚀,... 详细信息

作为现在人机交互的一种有效输入设备,触摸屏技术已经全面的进入人们的日常生活,其中重要的一种触摸屏技术就是电容触摸屏技术,它是利用人体的高频分流进行工作的。电容触摸屏是通过在透明钢化玻璃上溅镀铟锡氧化物,再进行图案的刻蚀,软质电路板的热压印而做成。伴随着iphone的横空出世,透射式电容触摸屏的技术得到了突飞猛进的发展和应用,特别是在手机领域。相对于传统的电阻式手机触摸屏,它具有的使用时间长、透光率高、响应时间短等优点。因为电容触摸屏技术在国内的起步较晚,发展尚不成熟,一些核心技术及专利保护的屏蔽对国内技术的发展也形成了一定的阻碍。在这样的背景下,本文对透射式电容屏技术进行了相关的研究,并获得了相应的结论。首先对透射式电容屏的ITO薄膜图案的设计进行了深入的研究,由于它是整个触摸屏设计的起始工作,决定着整个触摸屏的最终性能指标,以此是至关重要的一步。本文设计出几种单层自电容和单层互电容图案,它们都各有特点,并且对相应的可视区的线路进行了优化设计。紧接着进行硬质电路板(PCB)的硬件模拟设计和软质电路板(FPC)的硬件设计,进行PCB板的设计,主要是出于对实际触摸屏的成本考虑。并且说明了整个电路的设计规则和注意事项。再就是相应的软件编程,得到整个多点触控系统。首先进行了数据的采集、处理等基本流程,使其整个系统正常运转;然后对滤波和功耗处理进行了软件设计。最后进行设计效果的演示,并得到相应的实验结果。

关键词：透射式触摸屏坐标计算 ITO图案单层互电容自电容多点

单层镍钴复合碱式碳酸盐的可控制备及其在全固态超级电容器中的应用

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单层镍钴复合碱式碳酸盐的可控制备及其在全固态超级电容器中的应...

作者：马红楠燕山大学

学位级别：硕士

超级电容器是一种介于传统电容器与化学电源之间的新兴储能装置,具有能量密度高、功率密度大、倍率性能强、循环寿命长和经济环保等优势,成为了国内外学者的研究热点。原子厚度的单层材料具有短离子扩散通道并能在电化学反应过程中提供... 详细信息

超级电容器是一种介于传统电容器与化学电源之间的新兴储能装置,具有能量密度高、功率密度大、倍率性能强、循环寿命长和经济环保等优势,成为了国内外学者的研究热点。原子厚度的单层材料具有短离子扩散通道并能在电化学反应过程中提供更多电化学活性位点,因而在原子水平上优化了超级电容器的性能。论文首先采用简单的一步水热法合成了镍钴复合材料,通过调节抗坏血酸(LAA)的加入量控制合成出不同组成和形貌的镍钴复合材料。研究发现,抗坏血酸对镍钴复合材料的物质构成和形貌具有调控作用,当加入LAA剂量为120 mg时得到二维层状镍钴复合碱式碳酸盐材料(Ni,Co-HC),LAA的加入显著提升了材料的电化学性能,LAA加入量为120 mg的样品表现出最优的电化学性能。单独对Ni,Co-HC样品进行表征分析,其为单层结构(平均厚度为1.07 nm),这种独特的结构能够使电极材料与电解质能够充分接触,并提供近乎100%的原子暴露在外充当电活性位点,进而有利于获得更好的电化学性能(在电流密度为0.5 A g-1时比容量能达到2152 F g-1)。此外,通过对不同水热时间样品的形貌结构分析探索出了Ni,Co-HC样品的可能形成机理,并研究了水热时间和镍钴元素比例对材料电化学性能的影响。为证实该材料在储能方面的应用潜能,以Ni,Co-HC为正极,以文献报道过的一种多级孔结构的碳材料(HPC)为负极,聚乙烯醇/氢氧化钾(PVA/KOH)凝胶为固态电解质,组装成全固态非对称超级电容器(AASC)即Ni,Co-HC//HPC,它在电流密度为0.1 A g-1时比容量(SC)为140 F g-1;在电流密度为2 A g-1条件下,长循环充放电19000次后,几乎没有容量衰减;在大功率密度8.69 kW kg-1(35.1 mW cm-2)时,能量密度还能达到30 Wh kg-1(137.4μWh cm-2)。对比相关研究文献,Ni,Co-HC//HPC电容器在能量密度、功率密度和循环稳定性方面均具有显著优势。

关键词：单层镍钴复合碱式碳酸盐非对称超级电容器全固态循环稳定性

从电镀到钎焊——国外单层超硬磨料砂轮制造技术新发展

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工具技术 1998年第8期32卷 4-8,22页

作者：傅玉灿徐鸿钧南京航空航天大学机电工程学院

介绍国外八十年代中后期开始发展起来的新一代单层高温钎焊超硬磨料砂轮，包括其制造技术、工艺优势以及应用前景。这种砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异性能，国内在推广应用超硬磨料砂轮时应大力引进开发此项技术，文末附有作者关... 详细信息

介绍国外八十年代中后期开始发展起来的新一代单层高温钎焊超硬磨料砂轮，包括其制造技术、工艺优势以及应用前景。这种砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异性能，国内在推广应用超硬磨料砂轮时应大力引进开发此项技术，文末附有作者关于进一步研究开发此种砂轮的一些构想。

关键词：单层钎焊超硬磨料砂轮电镀

单层及薄层As2S3的制备及其光电性能研究

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单层及薄层As2S3的制备及其光电性能研究

作者：阚帅北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,越来越多的类石墨烯二维材料受到重视,因其薄层和单层结构具有超越传统材料的优异性能。具有类似层状结构的硫族化合物就是其中比较重要的一类材料。本文所研究的材料是二维非金属硫化物三硫化二砷(AsS),这种非金属硫族化合物具... 详细信息

近年来,越来越多的类石墨烯二维材料受到重视,因其薄层和单层结构具有超越传统材料的优异性能。具有类似层状结构的硫族化合物就是其中比较重要的一类材料。本文所研究的材料是二维非金属硫化物三硫化二砷(AsS),这种非金属硫族化合物具有低维度、宽带隙的特点。目前国内外基本没有关于AsS单层及薄层材料的研究,因此本论文旨在通过实验和测试挖掘该材料的光电性能。本论文利用物理机械剥离法对体材料进行“由厚到薄、由上到下”的剥离,制备出单层和薄层的类石墨烯三硫化二砷二维材料,运用光学显微镜对于材料层数进行初步判定,之后对目标样品进行原子力显微镜测试,确定其准确层数,进而对单层和薄层AsS材料进行拉曼光谱表征以及光致发光光谱表征,研究其单层和薄层材料的光学性能。并利用微器件加工工艺,以单层AsS作为沟道材料,制备场效应晶体管并对场效应晶体管的电学性能做了表征。本论文取得以下的主要进展：1、运用物理机械剥离法,多次成功剥离出单层以及薄层AsS样品。通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)的测定,准确测定层数,并确定单层AsS厚度约为0.7nm。2、针对不同层数的AsS材料,分别进行拉曼光谱表征,确定了从体材料到薄层材料拉曼光谱的变化趋势,为后续研究提供理论依据。3、针对单层和薄层AsS材料进行光致发光测试,发现激子发光峰,计算出材料激子束缚能为250meV。4、制备出单层AsS场效应晶体管,通过测试发现AsS为P型半导体。通过转移特性曲线计算载流子迁移率在背栅结构中为0.0154cm2/VS。开关比约为102,阈值电压为-20V左右,并分析其原因。

关键词：二维材料机械剥离单层三硫化二砷激子束缚能场效应晶体管

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单层有机电致发光器件设计与制备

单层有机电致发光器件设计与制备

作者：尹勇明吉林大学

学位级别：硕士

近年来，单层有机电致发光器件(SLOLED)由于其结构简单，制备过程相对更简便，成为业界研究的热点。在SLOLED中，发光层(EML)既是激子产生、辐射复合的地方，同时也起着传输载流子的作用，电子、空穴分别从阴极和阳极注入之后，直接传... 详细信息

近年来，单层有机电致发光器件(SLOLED)由于其结构简单，制备过程相对更简便，成为业界研究的热点。在SLOLED中，发光层(EML)既是激子产生、辐射复合的地方，同时也起着传输载流子的作用，电子、空穴分别从阴极和阳极注入之后，直接传输进入到发光层中，辐射复合发光。首先，我们制备了不包含阳极修饰层和包含不同阳极修饰层的SLOLED，阳极修饰材料采用MoO3和PEDOT:PSS，器件结构为ITO/空穴注入层(HIL)/POAPF:Firpic (10%,100nm)/LiF (0.5nm)/Mg:Ag，其中，以PEDOT:PSS为阳极修饰材料的单层器件，性能最佳，以类似的结构，我们还制备了绿光、红光SLOLED。对于单层蓝光OLED，其电致发光光谱(EL)与传统的以Firpic蓝光染料的多层器件有区别，来自侧峰的发光有所增强。针对蓝光器件EL光谱变化的问题，对EML的厚度进行了调整，又制备了EML厚度为60、70、80和90nm的器件，随着厚度的变化，器件的EL光谱也随之发生改变，来自侧峰的强度随着EML厚度的变薄而减弱。其中EML厚度为70nm的器件，其EL光谱接近传统的多层器件的EL光谱，器件效率也比较高。针对EL光谱变化的现象，我们进行了理论分析与实验探究，发现这是由于器件内部的弱微腔效应导致的。然后，基于上面的结果，将EML厚度控制在70nm，采用双掺杂的方式，制备了三组白光OLED，与Firpic光谱互补的染料选用了PO-01、PQ2Ir和Ir(BT)2acac，制得的三组白光OLED中，以PO-01和Firpic组合所得的白光OLED器件效率最高，在1000cd/m2的亮度下，器件的功率效率为20.9lm/W，在5000cd/m2的高亮度下，器件功率效率仍能达到14.5lm/W。此外，以Ir(BT)2acac和Firpic组合所得的白光OLED，其光谱性能最好，随着驱动电压的变化，器件的光谱改变甚小。最后，考虑到PEDOT:PSS是一种酸性材料，它的存在会影响器件的稳定性，因此拟采用另外一种材料来取代PEDOT:PSS，本课题中我们采用HAT-CN，器件结构为ITO/HAT-CN (xnm)/POAPF:Firpic (10%,100nm)/LiF(0.5nm)/Mg:Ag。通过调节HAT-CN的厚度来研究其空穴注入效果，发现当HAT-CN的厚度超过10nm时，器件性能变得较差，在HAT-CN厚度为3nm左右时，获得了较优的器件性能，此时的器件效率可以与以PEDOT:PSS为阳极修饰材料时的器件相比拟。

关键词：单层磷光有机电致发光

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低耗低剖面单层波导阵列天线研究

微波学报 2023年第5期39卷 86-91页

作者：吴文张景怡张金栋方大纲南京理工大学电子工程与光电技术学院近程射频感知芯片与微系统教育部重点实验室南京210094 南京师范大学电气与自动化工程学院南京210023

新型单层波导阵列天线具有低耗、低剖面、结构紧凑、实用性强等诸多优点,在毫米波甚至太赫兹无线通信领域具有巨大应用潜力,是当前的研究热点。文章首先介绍了用于构建波导阵列天线的几类波导馈电网络的特点,指出E面波导馈电网络在毫米... 详细信息

新型单层波导阵列天线具有低耗、低剖面、结构紧凑、实用性强等诸多优点,在毫米波甚至太赫兹无线通信领域具有巨大应用潜力,是当前的研究热点。文章首先介绍了用于构建波导阵列天线的几类波导馈电网络的特点,指出E面波导馈电网络在毫米波应用领域的优势,接着针对E面波导在单层并馈波导阵列天线和Butler矩阵多波束阵列天线方面的研究展开叙述,最后给出了可应用在单层波导阵列天线中的开口波导辐射单元在实现多频和圆极化等不同功能上的最新研究进展。文章对于低耗低剖面单层波导阵列天线的发展及其应用具有参考价值。

关键词：波导阵列天线波导馈电网络低耗低剖面单层 Butler矩阵开口波导