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cu_2o纳米线激子精细结构光谱分析

大学物理实验 2016年第3期29卷 1-4页

作者：王鹏邓恒兰州大学甘肃兰州730000

基于显微拉曼光谱仪研究比较单根与多根cu_2o纳米线荧光光谱特性,通过详细分析显微荧光谱线信息,研究制备得到的cu_2o纳米线的精细结构。单根cu_2o纳米线表现出高能激子发射及其高阶声子辅助的光学跃迁谱线。

关键词： cu2o纳米线微区荧光光谱激子精细结构

基于CoMSoL Multiphysics的cu_2o纳米线光腔模式仿真分析

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物理实验 2016年第7期36卷 1-5页

作者：王鹏邓恒兰州大学物理科学与技术学院甘肃兰州730000

通过CoMSoL Multiphysics有限元模拟软件,建立了一维cu_2o纳米线的仿真模型,分别求解长度为2μm、直径分别为160nm和240nm时激子发光及其在纳米线中形成的光学腔谐振模式,同时测试了2种尺寸样品的荧光光谱,并分析了各尺寸cu_2o纳米线光... 详细信息

通过CoMSoL Multiphysics有限元模拟软件,建立了一维cu_2o纳米线的仿真模型,分别求解长度为2μm、直径分别为160nm和240nm时激子发光及其在纳米线中形成的光学腔谐振模式,同时测试了2种尺寸样品的荧光光谱,并分析了各尺寸cu_2o纳米线光学模式的差异.实验与仿真结果表明:在这2种尺寸的样品中确实存在光学腔谐振效应引起的激子发光本征模式,且在样品直径达到240nm时,可以支持2种光场谐振模式.

关键词： cu2o纳米线光学腔激子谐振模式 CoMSoL Multiphysics

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微生物燃料电池驱动的光电催化降解甲基橙

环境工程学报 2014年第12期8卷 5383-5387页

作者：孙哲林立黄满红陈东辉东华大学环境科学与工程学院国家环境保护纺织工业污染防治工程技术中心上海201620 湖南城市学院化学与环境工程学院益阳413000 上海应用技术学院化学与环境工程学院上海200235

实验制备出了具有光催化性能的cu2o纳米线电极,对比研究了cu2o电极在光催化、微生物燃料电池驱动的电催化和微生物燃料电池驱动的光电催化反应过程中对甲基橙溶液的降解效果的影响。实验结果表明,微生物燃料电池驱动的光电催化反应对甲... 详细信息

实验制备出了具有光催化性能的cu2o纳米线电极,对比研究了cu2o电极在光催化、微生物燃料电池驱动的电催化和微生物燃料电池驱动的光电催化反应过程中对甲基橙溶液的降解效果的影响。实验结果表明,微生物燃料电池驱动的光电催化反应对甲基橙的降解效果最好,当溶液p H为3、外加偏压为0.7 V、反应时间为40 min时,对甲基橙的降解率可以达到83%。实验首次利用微生物燃料电池作为外界驱动电压光电协同降解了甲基橙,证明在微生物燃料电池产生的较低电压也可以对光电极催化降解污染物的效率有提升。

关键词：微生物燃料电池 cu2o纳米线光电催化甲基橙降解

Tio2/Ti-cu2o/cu光催化废水燃料电池的设计与性能研究

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TiO2/Ti-Cu2O/Cu光催化废水燃料电池的设计与性能研究

作者：李建勇上海交通大学

学位级别：硕士

大量未经处理的有毒有害物质、工业废水以及居民生活污水直接排放进入水体，不仅造成了严重的环境污染和生态破坏，而且影响居民的日常生活甚至威胁人体的健康和安全。生物法等传统污水处理技术难以满足日益严格的处理要求，也无法有效... 详细信息

大量未经处理的有毒有害物质、工业废水以及居民生活污水直接排放进入水体，不仅造成了严重的环境污染和生态破坏，而且影响居民的日常生活甚至威胁人体的健康和安全。生物法等传统污水处理技术难以满足日益严格的处理要求，也无法有效利用污水中所含的大量化学能，是一种巨大的能源浪费。本论文设计了一个新型的Tio2/Ti-cu2o/cu光催化废水燃料电池（PFC），并针对污水中有机污染物尤其是难以生物降解的污染物的高效降解，以及降解过程中的化学能的转化利用展开了研究。首先，论文在HF-H2o介质和含氟离子的柠檬酸介质中，利用电化学阳极氧化法制备了不同规格（管长、管径）的Tio2纳米管阵列薄膜电极（TNA），湿式化学法制备了cu2o纳米线薄膜电极，并采用电镜扫描（SEM）技术观察材料表面结构。其次，论文以TNA为光阳极，cu2o纳米线薄膜电极为光阴极，构建了Tio2/Ti-cu2o/cu光催化废水燃料电池，并针对阳极材料、电解质种类和浓度、溶液pH值、底物种类和浓度、光照强度等因素对PFC电池性能进行了优化研究。实验结果表明，PFC具有良好的光电响应，且经过对比后发现管长越长的TNA，其于PFC体系中的短路电流（Jsc）和最大输出功率密度（JVmax）也越大。当pH为7，电解质选择0.10mol L-1的标准磷酸盐溶液，底物为0.05mol L-1的葡萄糖时，在100mW cm-2光强下，PFC的Jsc可达0.24mA cm-2，JVmax可达0.44×10-4W cm-2。最后，论文还选择了三种偶氮染料为底物对PFC的光催化降解性能以及体系稳定性展开了研究。结果显示，PFC体系具较好稳定性和降解能力，在100mW cm-2下光照8h，对甲基橙、亚甲基蓝、刚果红的脱色率分别达67%、88%和63%，在电极光照面积仅为1cm2时，对亚甲基蓝溶液的ToC去除率最高可至38%。实验也证实偶氮染料的光降解符合一级动力学模型，反应速率常数分别为0.2708h-1（亚甲基蓝）、0.1356h-1（甲基橙）、0.1207h-1（刚果红）。

关键词：光催化废水燃料电池 Tio2纳米管阵列 cu2o纳米线光催化降解

cu2o NPs的合成及其催化的cuAAC反应用于E-DNA传感器构建

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Cu2O NPs的合成及其催化的CuAAC反应用于E-DNA传感器构建

作者：常畅哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

一价铜盐催化的炔基-叠氮环加成(cu AAC)反应具有“近乎完美”的成键性质,目前已经在化学、生物学和材料科学中得到了广泛的应用。近年来研究人员开发了多种cu(Ι)均相和非均相催化剂催化cu AAC反应,包括cu(Ⅱ)/还原剂、cu(0)/氧化剂、... 详细信息

一价铜盐催化的炔基-叠氮环加成(cu AAC)反应具有“近乎完美”的成键性质,目前已经在化学、生物学和材料科学中得到了广泛的应用。近年来研究人员开发了多种cu(Ι)均相和非均相催化剂催化cu AAC反应,包括cu(Ⅱ)/还原剂、cu(0)/氧化剂、cu(Ι)/辅助配体以及cu(Ι)化合物。均相催化体系中cu(Ι)催化剂与最终产品难以分离,造成经济与环境问题,阻碍其更进一步的应用。非均相催化剂具有易回收、可重复利用等特性,因此,非均相催化剂成为了研究热点。本文旨在研究cu(Ι)非均相催化体系,其中cuo作为一种廉价、易得且重要的过渡金属氧化物,在催化cu AAC反应中受到研究人员的广泛关注。然而,cuo纳米材料在空气中易氧化,导致催化活性降低。本论文着重于合成不同的cuo纳米材料,提升其在反应中的稳定性能和催化活性,主要研究内容如下:合成一种能够增强空气中cuo纳米材料稳定性的g-CNcuo复合材料。二维纳米材料g-CN化学性质稳定,制备方法简单,故本论文以g-CN为负载物,采用改进的溶剂热法并通过优化g-CN的用量、反应时间、表面活性剂PVP的用量及粒子生长抑制调节剂柠檬酸钠的用量制备g-CNcuo复合材料。通过TEM、XRD、FTIR等表征手段表明,合成出了粒径均一、大小一致(30±5nm)、在g-CN上分散性好的复合材料。另外,制备了一种产量高、易回收利用的cuo纳米线。通过优化反应温度、HAc浓度、表面活性剂PTCDA用量等实验条件,得到了形貌为均一线形、排列一致、直径尺寸50±5 nm的cuo纳米,并用TEM、XRD、FTIR等技术对cuo纳米线进行了表征。构建电化学DNA(E-DNA)传感器用于检测合成的g-CNcuo复合材料和cuo纳米线催化cu AAC反应的催化活性,通过测试得到的交流伏安峰值电流和计算得到的电化学探针表面覆盖度Γ*表明,5%g-CNcuo复合材料表现出更高的催化活性,在后续的稳定性测试结果表明,30天后5%g-CNcuo复合材料仍然具有高催化活性。同样地,通过制备不同的电化学DNA传感器,比较了不同合成条件下cuo纳米线的催化活性。结果表明,当HAc浓度为10m M,反应温度为180℃,PTCDA用量为1.5 mg时合成的cuo纳米线催化活性最好。

关键词： g-C3N4@cu2o复合材料 cu2o纳米线叠氮-炔基环加成电化学DNA传感器

氧化钛纳米管阵列的制备及其光电性能与应用研究

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氧化钛纳米管阵列的制备及其光电性能与应用研究

作者：丁浩湖北大学

学位级别：硕士

一维宽禁带半导体材料Ti02纳米管具有良好的化学稳定性和光电特性,是优异的电荷分离和传输的载体,被广泛的应用于光催化、传感器和太阳能电池等各个领域。如何改进和完善纳米管结构,是进一步优化其性能和促进其应用的关键所在。基于这... 详细信息

一维宽禁带半导体材料Ti02纳米管具有良好的化学稳定性和光电特性,是优异的电荷分离和传输的载体,被广泛的应用于光催化、传感器和太阳能电池等各个领域。如何改进和完善纳米管结构,是进一步优化其性能和促进其应用的关键所在。基于这一研究现状,本论文采用两步电化学阳极氧化法首次制备出了排列规则的双层Tio2纳米管阵列结构,同时提出了一种低成本、易操作和无污染的获取大面积、完整无卷曲的Tio2纳米管阵列薄膜的方法,并分别对两种结构的纳米管阵列在光伏器件方面的实际应用进行了深入的研究和探讨。 1.采用两步电化学阳极氧化法,在含F-离子的乙二醇溶液中,外加50V电压,在Ti箔片表面制备出排列规则、高度有序的Ti02纳米管阵列。控制氧化时间在15--40min之内,可以生成双层结构的Tio2纳米管阵列;进一步延长氧化时间,开始生成规则有序的单层结构的纳米管。纳米管长度和时间呈梯度变化关系,结合不同时间段纳米管的形貌与结构,我们对管的形成、管长与时间的关系等机制作出了分析,对于我们控制纳米管的形貌和结构,深入理解其形成的物理机制提供了试验和理论支撑。 2.通过化学溶液和Ti基底反应产生的应力,使得氧化所生成的Tio2纳米管与Ti基底分离,获得大面积的、不同厚度的独立Ti02纳米管阵列薄膜。在实验过程中,最薄可以得到15.5μm厚的完整、无卷曲的纳米管薄膜,其面积最大可以达到14cm2,这种独立的大面积氧化钛纳米管阵列薄膜,有利于其组装的染料敏化太阳能电池采用正入射方式,从而可以避免背入射模式下入射光的光损失,对提高基于氧化钛纳米管阵列电极的电池效率具有重要的实际意义。 3.分别以所制得的单层和双层Tio2纳米管组装电池,采用正入射模式,对其光电性能进行进入的探究。在单层纳米管方面,采用自制的Ti02胶体作为粘附剂,将薄膜转移到透明导电玻璃基底上,组装成“三明治”结构的染料敏化太阳能电池,在未采用任何表面处理的基础上,并取得4.12%的光电转化效率,远高于目前文献报道的未表面处理类似结构的电池效率(3.68%),同时研究了不同管长对染料吸附和电池效率的影响,.并解释了影响效率的相关因素和机理;在双层纳米管方面,利用双层膜的立体结构,电化学沉积p-cu2o纳米线与n-Tio2纳米管组成芯-壳结构的三维纯无机固体异质结阵列太阳能电池,并对相关影响因素作出了深入分析。 4.为进一步优化电池性能,在光阳极方面,我们采用TiC14对纳米管表面进行了修饰,发现处理后的纳米管阵列,由于增大了表面积,提高了对染料的吸附量,也增强了对染料的结合能,其电池性能都高于未处理的电池(12%);从对电极方面,我们进一步采用化学镀Pt制备对电极,增大了对电解液的光催化活性,减小了体系的内电阻,将基于氧化钛纳米管阵列电池的效率进一步提高到4.90%,上升了19%。而且这种新型的对电极透光率达到了80%,在采用背入射模式的太阳能电池以及柔性太阳能电池方面都展现了巨大的潜力,具有广泛的实际应用范围。在基于氧化钛纳米光阵列的染料敏化太阳能电池和p-n异质结电池已有的优异的化学和光电性能基础上,针对目前的研究现状以及存在的问题,我们对本研究中值得深入研究的因素和进一步提高电池性能的要素作出了回顾和分析,并对该研究后续的研究方向进行了展望,对进一步加深对氧化钛纳米管的认识,提高染料敏化太阳电池的效率,拓宽其应用范围和领域有重要的指导意义。

关键词： Tio2纳米管阵列 DSSCs cu2o纳米线 TiCl4修饰异质结电池