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Bi和Ag掺杂对SnTe热电性能的影响

人工晶体学报 2024年第3期53卷 526-533页

作者：高磊杨欣月李文浩王家宁刘瑞秀郑树启中国石油大学(北京)理学院能源交叉学科基础研究中心北京102249 中国石油大学(北京)理学院油气光学探测技术北京市重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)新能源与材料学院北京102249

SnTe的晶体结构和能带结构与中温区性能最好的热电材料PbTe相似,因此作为PbTe的替代品被广泛研究。减小SnTe的轻重价带能量差和扩大带隙是优化SnTe热电性能的有效手段。本文通过Bi和Ag共同掺杂SnTe,使轻重价带能量差有效减小,带隙明显增... 详细信息

SnTe的晶体结构和能带结构与中温区性能最好的热电材料PbTe相似,因此作为PbTe的替代品被广泛研究。减小SnTe的轻重价带能量差和扩大带隙是优化SnTe热电性能的有效手段。本文通过Bi和Ag共同掺杂SnTe,使轻重价带能量差有效减小,带隙明显增大,获得了电运输性质提高的Sn_(1-2x)Bi_(x)Ag_(x)Te(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)样品。掺杂量x=0.03和0.04的Sn_(1-2x)Bi_(x)Ag_(x)Te样品相较于未掺杂的SnTe功率因数均有明显提升,其中,Sn_(0.94)Bi_(0.03)Ag_(0.03)Te样品的最大功率因子为15.34μW·cm^(-1)·K^(-2),与未掺杂的SnTe相比,提升了12.9%。Sn_(0.92)Bi_(0.04)Ag_(0.04)Te样品的最大功率因子为14.53μW·cm^(-1)·K^(-2)。同时,Bi和Ag共掺降低了SnTe的热导率,本研究得到Sn_(0.92)Bi_(0.04)Ag_(0.04)Te样品的总热导率明显低于未掺杂的SnTe,并且所有样品热导率都随温度升高而逐渐降低。在823 K时,Sn_(0.92)Bi_(0.04)Ag_(0.04)Te样品的总热导率降低为3.073 W·m^(-1)·K^(-1),其ZT值提升到了0.387。可见,对于提高SnTe热电性能,Bi和Ag共掺是一种有效策略。

关键词：热电材料 SnTe 热电性能能带工程第一性原理掺杂

N和As掺杂二维GeC光电性质的第一性原理研究

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人工晶体学报 2024年第3期53卷 519-525页

作者：李萍秦彦军庞国旺唐玉柱张遥王鹏刘晨曦新疆理工学院理学院阿克苏843100 新疆理工学院机电工程学院阿克苏843100 西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室西安710021

本文基于密度泛函理论第一性原理,系统研究了单层GeC,N掺杂、As掺杂及N-As共掺杂GeC体系的稳定性、电子结构及光学性质等。结果表明,单层GeC是一种禁带宽度为2.10 eV的直接带隙半导体。与单层GeC相比,掺杂后体系的禁带宽度和功函数均减... 详细信息

本文基于密度泛函理论第一性原理,系统研究了单层GeC,N掺杂、As掺杂及N-As共掺杂GeC体系的稳定性、电子结构及光学性质等。结果表明,单层GeC是一种禁带宽度为2.10 eV的直接带隙半导体。与单层GeC相比,掺杂后体系的禁带宽度和功函数均减小,表明体系的电子跃迁所需的能量相对较少。并且,掺杂后体系的光吸收系数均有所提高,同时吸收带边也发生了红移,有效拓宽了体系对光的响应范围,提高了体系对光子的吸收能力。此外,As掺杂GeC体系不仅在费米能级附近出现了杂质能级,而且在低能区的吸收系数、静介电函数及消光系数等光学性质最优。本研究可为GeC光电相关实验制备提供理论基础。

关键词： GeC 掺杂第一性原理电子结构光学性质

γ射线辐照合成氮掺杂石墨单炔/铁催化剂及其性能

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辐射研究与辐射工艺学报 2024年第1期42卷 1-9页

作者：董英杰石海婷王硕闵春英王道喜邵瑞琪徐志伟天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 江苏大学材料科学与工程学院高分子材料研究学院镇江212013

本研究通过γ辐照与氮掺杂协同调控改性制备石墨炔,将二维石墨炔转变为一维管状结构并作为基底负载铁纳米粒子用于燃料电池阴极氧化还原反应(ORR)。运用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸附和其他表征手段,对制备出的复合材料... 详细信息

本研究通过γ辐照与氮掺杂协同调控改性制备石墨炔,将二维石墨炔转变为一维管状结构并作为基底负载铁纳米粒子用于燃料电池阴极氧化还原反应(ORR)。运用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸附和其他表征手段,对制备出的复合材料的表面形貌、元素组成、结晶结构、缺陷程度等进行了表征分析。在碱性溶液中,采用循环伏安测试、线性扫描伏安测试、电化学交流阻抗谱测试等电化学测试方法分析制备催化剂的ORR性能、动力学以及稳定性。结果表明:经γ射线辐照后,氮掺杂石墨单炔负载铁纳米粒子(NGY-Fe)催化剂具有更大的比表面积(411.3 m^(2)/g)和多级孔结构,利于暴露出活性中心,O_(2)渗透屏障也有所下降,NGY-Fe的ORR活性显著提高,尤其是在稳定性与耐甲醇性上远优于市售的商业Pt/C催化剂。

关键词： γ辐照缺陷催化石墨单炔掺杂

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高温高压合成掺杂金刚石研究进展

人工晶体学报 2024年第2期53卷 194-209页

作者：郝敬林邓丽芬王凯悦宋惠江南西村一仁太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋材料及相关技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201

金刚石具有超高热导率、宽禁带等优点,通过掺杂引入电子和空穴等缺陷,提升载流子浓度,可以使金刚石具有适合半导体应用的电导率,被称为第三代终极宽禁带半导体材料。本文首先介绍了金刚石单晶的高温高压合成方法,接着系统综述了基于高... 详细信息

金刚石具有超高热导率、宽禁带等优点,通过掺杂引入电子和空穴等缺陷,提升载流子浓度,可以使金刚石具有适合半导体应用的电导率,被称为第三代终极宽禁带半导体材料。本文首先介绍了金刚石单晶的高温高压合成方法,接着系统综述了基于高温高压法的金刚石掺杂研究现状和发展,然后分析了N、B、P和S等单元素掺杂及多元素共掺杂对金刚石晶体生长和电学性能的影响,并且对第一性原理计算研究金刚石掺杂进行了分析总结。高温高压退火可以有效改变金刚石中掺杂元素与空位等缺陷组合和分布状态,本文明晰了金刚石中含氮色心形成的原因及高温高压退火对色心的调控机制。最后对金刚石掺杂以及掺杂后金刚石的光学性能和电学性能研究前景进行了展望,指出可进一步探索多元素共掺杂的理论与实验方法,对提升掺杂金刚石性能具有重要意义。

关键词：金刚石高温高压掺杂含氮色心退火第一性原理计算

Mn掺杂聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备及电化学性能

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精细化工 2024年

作者：闫共芹谢相飞蓝春波赵卓凡王晨武桐广西科技大学机械与汽车工程学院江苏臻烯科技有限公司

以FeSO4·7H2O、MnSO4·H2O、NH4H2PO4、CH3COONa、一水合柠檬酸和氧化石墨烯（GO）为原料，采用溶胶-凝胶法制备了Mn2+掺杂（相对掺杂量x，下同）、还原氧化石墨烯（rGO）包覆的聚阴离子型钠离子电池正极材料Na4Fe3–xMnx(PO4)2(P2O7)/... 详细信息

以FeSO4·7H2O、MnSO4·H2O、NH4H2PO4、CH3COONa、一水合柠檬酸和氧化石墨烯（GO）为原料，采用溶胶-凝胶法制备了Mn2+掺杂（相对掺杂量x，下同）、还原氧化石墨烯（rGO）包覆的聚阴离子型钠离子电池正极材料Na4Fe3–xMnx(PO4)2(P2O7)/rGO(Mnx-NFPP/rGO)。采用SEM、XRD、EDS、XPS对Mnx-NFPP/rGO的微观形貌和结构成分进行了表征。通过恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗测试，考察了Mn2+相对掺杂量对Mnx-NFPP/rGO电化学性能的影响，采用密度泛函理论计算了Mnx-NFPP/rGO的能带和态密度。结果表明，Mn2+掺杂扩大了Na+扩散通道，提高了Na+扩散速率，但对材料的三维结构和形貌没有影响；Mn2+相对掺杂量0.30的Mn0.30-NFPP/rGO表现出最优的循环稳定性和倍率性能，在0.05 C倍率下具有131.2 mA·h/g的初始放电比容量，2 C倍率下的充放电比容量91.9 mA·h/g；Mn2+掺杂和rGO包覆有效提高了材料的放电比容量和循环稳定性，1 C倍率100圈循环后的比容量保持率为94%。Mn2+的掺杂降低了材料价带与导带之间的带隙（3.128 eV），使价带中的电子更容易跃迁到导带，从而有利于提高Na+的扩散动力学和本征电导率。

关键词： Mn 掺杂 Na Fe (PO ) P O /rGO 钠离子电池正极材料电化学性能储能机理功能材料

Y^(3+)掺杂g-C_(3)N_(4)光催化还原U(Ⅵ)

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核化学与放射化学 2024年第4期46卷 378-386,I0003页

作者：卢转红何腾李平梁建军范桥辉中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000 甘肃省油气资源勘探与评价重点实验室甘肃兰州730000

光催化是一种重要的分离溶液中铀的技术方法。氮化碳(CN)作为一种无金属聚合物半导体,其成本低、制备简单,并具有优异的理化和光电特性,在光催化领域受到越来越多的关注。然而,由于氮化碳活性位点少、载流子分离效率低,其在U(Ⅵ)光催化... 详细信息

光催化是一种重要的分离溶液中铀的技术方法。氮化碳(CN)作为一种无金属聚合物半导体,其成本低、制备简单,并具有优异的理化和光电特性,在光催化领域受到越来越多的关注。然而,由于氮化碳活性位点少、载流子分离效率低,其在U(Ⅵ)光催化还原领域的应用受限。本工作通过原位掺杂的方法在氮化碳中引入Y^(3+)构建了Y掺杂氮化碳(YCN),改善氮化碳光催化活性。结果显示,Y^(3+)的引入影响了3-s-三嗪单元的周期性拓扑结构和层间堆积结构,使3-s-三嗪单元在高温条件下发生不完全聚合,显著增加了催化剂活性位点,有效改善了能带结构。与CN相比,YCN_(2)表现出更强的可见光吸收和光生载流子分离效率,且伴随着载流子密度增加,活性氧物种(·O_(2)^(-))数量明显增多,其在20 min内可以去除约95%的U(Ⅵ)。YCN_(2)对U(Ⅵ)的光催化还原速率(0.112 min^(-1))是原始CN(0.021 min^(-1))的5.3倍。光催化反应中,水溶性U(Ⅵ)主要被·O_(2)^(-)还原为难溶的UO_(2+x)沉积于催化剂表面,可实现U(Ⅵ)的高效分离。

关键词：光催化氮化碳 U(Ⅵ)还原 Y^(3+) 掺杂

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氧掺杂石墨相氮化碳改性钙钛矿薄膜的制备和性能

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精细化工 2024年

作者：李志义侯寅魏炜刘凤霞许晓飞刘志军大连理工大学流体与粉体工程研究设计所

将氧掺杂石墨相氮化碳(g-C3N4-O)作为界面修饰层对甲基碘化铵(MAPBI3)进行改性，制备了g-C3N4-O改性甲胺碘基钙钛矿薄膜(g-C3N4-O/MAPBI3)。通过XPS、SEM、XRD、紫外吸收光谱和稳态光致发光光谱(PL)对g-C3N4-O/MAPBI3进行了表征。结果... 详细信息

将氧掺杂石墨相氮化碳(g-C3N4-O)作为界面修饰层对甲基碘化铵(MAPBI3)进行改性，制备了g-C3N4-O改性甲胺碘基钙钛矿薄膜(g-C3N4-O/MAPBI3)。通过XPS、SEM、XRD、紫外吸收光谱和稳态光致发光光谱(PL)对g-C3N4-O/MAPBI3进行了表征。结果表明，g-C3N4-O/MAPBI3高光电性能(110)晶面优先取向，与MAPBI3相比，其结晶度从MAPBI3的75.11°提高至78.62°，半峰宽减少了37.73%；g-C3N4-O/MAPBI3表面更加平整、均匀致密、无针孔；g-C3N4-O/MAPBI3的界面荧光寿命较MAPBI3减少了32.51%，电荷传输和提取能力显著增加。g-C3N4-O中的N原子与钙钛矿薄膜中的欠配位的Pb离子结合成键，有效钝化了钙钛矿薄膜界面处深能级缺陷，改善了钙钛矿薄膜界面处电荷传输和提取。

关键词：钙钛矿薄膜掺杂石墨相氮化碳晶面取向钝化缺陷电子传输功能材料

B掺杂对单层g-C_(3)N_(4)光催化性能调控机制的第一性原理研究

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功能材料 2024年第8期55卷 8128-8134页

作者：谭秀娟杨烁张旭阳张旭昀东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163000 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司哈尔滨150066 东北轻合金有限责任公司哈尔滨150060

光催化技术以太阳能为驱动,在环境治理、氢能制备等领域具有十分广阔的应用前景。g-C_(3)N_(4)是一种极具潜力的绿色光催化剂,但其有限的可见光响应范围以及较宽的能隙限制了其光催化性能的进一步提高。非金属元素掺杂是一种有效提升g-C... 详细信息

光催化技术以太阳能为驱动,在环境治理、氢能制备等领域具有十分广阔的应用前景。g-C_(3)N_(4)是一种极具潜力的绿色光催化剂,但其有限的可见光响应范围以及较宽的能隙限制了其光催化性能的进一步提高。非金属元素掺杂是一种有效提升g-C_(3)N_(4)光催化活性的方法,采用第一性原理计算的方法研究了B元素掺杂对g-C_(3)N_(4)光催化活性的影响机理,考察了掺杂前后的电子结构以及光学性能。结果表明,g-C_(3)N_(4)(001)表面的H位点是B原子掺杂的最稳定位点,掺杂能为-7.81 eV,B元素的加入使g-C_(3)N_(4)(001)表面的能隙从未掺杂的1.468 eV降低到了0.732 eV,功函数从4.055 eV降低到3.108 eV,并提高了表面C原子的反应活性,从而使得g-C_(3)N_(4)(001)表面的光催化活性得到了有效地提高。光学性质研究表明,B元素的加入使得g-C_(3)N_(4)(001)表面发生了明显的“红移”现象,使表面的光响应能力得到了提高,从而获得了更高的光催化能力。

关键词： g-C_(3)N_(4) 光催化掺杂第一性原理

纳米CeO掺杂的YBCO超导块材的制备及性能研究

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物理学报 2024年

作者：李国政王妙天津师范大学物理与材料科学学院西安航空学院理学院

本文采用两种熔渗生长工艺（011-IG和211-IG）制备纳米CeO2掺杂的YBCO超导块材，同时使用一种坑式籽晶模式来阻止薄膜籽晶在热处理过程中的移动，随后对样品的生长形貌、微观结构和超导性能进行了研究．结果表明，在低掺杂量（1wt.%）下... 详细信息

本文采用两种熔渗生长工艺（011-IG和211-IG）制备纳米CeO2掺杂的YBCO超导块材，同时使用一种坑式籽晶模式来阻止薄膜籽晶在热处理过程中的移动，随后对样品的生长形貌、微观结构和超导性能进行了研究．结果表明，在低掺杂量（1wt.%）下，YBCO晶体的正常生长不会受到影响，用两种工艺均能成功制备生长完全的单畴YBCO超导块材，且籽晶的位置没有发生任何移动，证明了新籽晶模式的有效性．扫描电子显微镜（SEM）结果表明，纳米CeO2掺杂可以有效细化超导块材内Y2BaCuO5（Y-211）微米级粒子的尺寸，且该方法对两种工艺均有效．低温磁性测试结果表明，011-IG法制备的纳米CeO2掺杂的样品在低外场下呈现出比未掺杂样品明显优越的Jc性能，说明细化的Y-211粒子可以有效地提高δl型钉扎．此外，相比211-IG法制备的样品，011-IG法制备的样品在磁悬浮力、微观形貌和Jc性能等方面表现更优越，因此011-IG法是一种更有潜力的制备工艺．本文结果对进一步提高YBCO超导块材的性能和优化制备工艺有重要意义．

关键词：单畴YBCO 熔渗生长纳米CeO 掺杂超导性能