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Li-N共掺zno纳米管的第一性原理研究

人工晶体学报 2012年第1期41卷 221-226页

作者：雷哲锋王发展张立岗王欣陈霞王博尚志新西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 陕西陕焦化工有限公司渭南711712

采用基于密度泛函理论的计算方法,系列的研究了锯齿型(9,0)zno单壁纳米管、Li,N分别掺杂以及Li-2N共掺杂的zno纳米管的能带结构、总体态密度、分波态密度。分析发现虽然Li原子单独掺杂不会对纳米管能带结构产生明显影响,但是Li-2N共掺杂... 详细信息

采用基于密度泛函理论的计算方法,系列的研究了锯齿型(9,0)zno单壁纳米管、Li,N分别掺杂以及Li-2N共掺杂的zno纳米管的能带结构、总体态密度、分波态密度。分析发现虽然Li原子单独掺杂不会对纳米管能带结构产生明显影响,但是Li-2N共掺杂比N单独掺杂zno纳米管的结构更加稳定,而且Li-2N共掺杂zno纳米管是p型简并半导体。

关键词： zno纳米管第一性原理电子结构 Li-N共掺

十二烷基硫酸钠为模板制备zno纳米管新方法的研究

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无机化学学报 2006年第9期22卷 1668-1670页

作者：李长全傅敏恭南昌大学材料科学与工程学院南昌330047

zno nano-tubes could be synthesized with ZnCl2 and Na2CO3 as raw materials and twelve alkyl Na2SO4 as template under suitable conditions. XRD, TEM and TGA results indicate that the tube is composed of many funnel-shaped cavities connecting with each other like bamboo. The outer diameter of the tube is about 65 nm and the inner diameter is about 35 nm. Every cavity is about 50 nm in length.

关键词： zno纳米管十二烷基硫酸钠漏斗型

基于Ag纳米线电极的zno纳米管/PDMS介电膜纳米发电机的研究

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基于Ag纳米线电极的ZnO纳米管/PDMS介电膜纳米发电机的研究

作者：岳旭乐重庆大学

学位级别：硕士

近年来,将周围环境各种机械能转化为电能的纳米发电机(NG)相继问世。基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)的纳米发电机(PDMS-Based NGs)虽然已经取得了显著的进展,但是这些器件的输出电流和功率都相对较低,而输出功率不足很... 详细信息

近年来,将周围环境各种机械能转化为电能的纳米发电机(NG)相继问世。基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)的纳米发电机(PDMS-Based NGs)虽然已经取得了显著的进展,但是这些器件的输出电流和功率都相对较低,而输出功率不足很可能阻碍它们的实际应用。因此,迫切需要提高纳米发电机的输出电流和功率以满足当前特殊应用领域的需求。本论文通过实验制备了氧化锌(Zn O)纳米管和银(Ag)纳米线,用这两种纳米材料制备了Ag/Zn O/Ag结构的压电纳米发电机,之后我们用这两种纳米材料修饰PDMS膜,设计并制备了不同结构的基于PDMS的摩擦电纳米发电机,实现了纳米发电机输出电流和功率的极大提高,取得了一定的研究进展。主要研究结果如下:①基于Ag/Zn O/Ag结构的压电纳米发电机1)以浓度为30 m M的六水合硝酸锌和六次甲基四胺溶液为原料,采用水热法在镀金硅片上100℃高温生长3 h继而55℃低温刻蚀21 h成功合成了Zn O纳米管阵列,并对其进行了SEM和XRD表征。结果证明此水热法合成Zn O纳米管的内外径分别为为300 nm和500 nm。并对Zn O纳米管的生长机理进行了分析。2)以乙二醇为还原剂,利用多元醇法,向160℃的乙二醇中同时注入Ag NO3和PVP溶液并继续加热搅拌60 min成功合成了Ag纳米线,并对其进行了SEM和XRD表征。通过SEM图像我们看出合成的金属Ag纳米线的直径和长度分别为100nm和50μm。并对Ag纳米线的生长机理进行了分析。3)将合成的Zn O纳米管和Ag纳米线制备成Ag/Zn O/Ag结构的压电纳米发电机,并利用发电机测试系统(激振子、低噪声电流前置放大器和数据采集卡等仪器)对所制备器件的性能进行测试。结果表明,尺寸为2 cm×2 cm的Ag/Zn O/Ag结构纳米发电机的输出电流可以达到450 n A,证实了Zn O纳米管的横向压电性。②基于不同结构的PDMS摩擦纳米发电机1)制备四种(PDMS/PDMS、PDMS/Zn O/PDMS、PDMS/Ag/PDMS和PDMS/Ag/Zn O/PDMS)基于不同结构的PDMS摩擦电纳米发电机。并利用发电机测试系统对所制备器件的性能进行测试,结果表明,尺寸为2 cm×2 cm的四种纳米发电机的输出电流分别可以达到2μA、6.5μA、14μA和23μA。证明PDMS/Ag/Zn O/PDMS层状结构在提高纳米发电机输出电流方面的独特优势。2)对于最佳结构的PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机,研究不同厚度、不同尺寸以及不同测试频率对其输出性能的影响。结果表明,器件的厚度越小尺寸越大,则其输出电流越大,当测试频率为1.7 Hz时的输出电流达到最值。更进一步对PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的开路电压,输出电压、电流和其功率与外加负载的关系进行了测试。测试结果表明,2 cm×2 cm PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的开路电压可以达到350 V,当外加负载为2.02×107欧姆时,其输出功率最大为4.3 m W。3)使用有限元法对PDMS/Ag/PDMS纳米发电机和PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的电位分布进行了模拟,模拟结果显示,PDMS/Ag/Zn O/PDMS纳米发电机的电势差比PDMS/Ag/PDMS纳米发电机的电势差大,证明我们实验结果的正确性。

关键词：纳米发电机 Ag纳米线 zno纳米管复合PDMS膜摩擦电

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zno纳米管的制备及光催化性能研究

吉林师范大学学报（自然科学版） 2018年第1期39卷 37-41页

作者：刘晓艳赵珂刘惠莲刘成有吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室吉林长春130103 吉林师范大学物理国家级实验教学示范中心吉林四平136000 通化师范学院物理学院吉林通化134001

采用"化学刻蚀法"成功将制得的zno纳米棒(zno nanorods,zno NRs)转换成zno纳米管(zno nanotubes,zno NTs).利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、光致发光谱(photoluminescence,PL)等表征手段对样品的结构、形貌和性能进行了测试表征.实验结果表明,制得的zno NRs和zno NTs均为具有六方纤锌矿结构的纳米材料.PL结果显示,大比表面zno NTs的形成有效地抑制了光生载流子的复合,并产生了更多的表面缺陷,这将会对材料的光催化性能产生影响.紫外光下,zno NTs对有机染料罗丹明B的光催化降解效率优于zno NRs.

关键词： zno纳米棒 zno纳米管光学性能光催化性能

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化学溶解法制备zno纳米管

长春工业大学学报 2012年第4期33卷 473-476页

作者：孙丽晶孙正昊向鹏长春工业大学基础科学学院吉林长春130012

采用化学溶解法成功制备出了大小均匀、形貌规则、晶体质量较好的zno纳米管。用扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SEAD)、透射电镜(TEM)和荧光光谱(PL)分别对产品的形态、结构、生长过程及发光性质进行了研究。结果表明,该纳米管为单晶结构... 详细信息

采用化学溶解法成功制备出了大小均匀、形貌规则、晶体质量较好的zno纳米管。用扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SEAD)、透射电镜(TEM)和荧光光谱(PL)分别对产品的形态、结构、生长过程及发光性质进行了研究。结果表明,该纳米管为单晶结构,直径为500～800nm,壁厚为50～100nm,可见荧光比较强而紫外荧光比较弱。文中详细介绍了制备zno纳米管的实验过程及生长机理。

关键词： zno纳米管化学溶解法生长机理

有序排列TiO2、zno纳米管及其同轴异质纳米管的制备与光电特性研究

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有序排列TiO2、ZnO纳米管及其同轴异质纳米管的制备与光电特性研究

作者：吴博知西北师范大学

学位级别：硕士

紫外探测器已经在各个领域都有广泛的应用,例如环境监测、医疗、生物、军事等。新型紫外探测器要求具有体积小、便于携带、易于加工、高的开关电流比、快的响应恢复时间和制造成本低等特点。而宽禁带金属氧化物半导体材料是很好的候选... 详细信息

紫外探测器已经在各个领域都有广泛的应用,例如环境监测、医疗、生物、军事等。新型紫外探测器要求具有体积小、便于携带、易于加工、高的开关电流比、快的响应恢复时间和制造成本低等特点。而宽禁带金属氧化物半导体材料是很好的候选者。其原因是宽禁带材料本身不会吸收可见光,可以实现对紫外光的高效吸收。与窄带隙材料相比可以减少使用滤波器而节约成本。并且宽禁带金属氧化物半导体材料众多,如TiO、zno、NiO、SiC、CaN等,这些材料具有稳定的物理化学性质引起了众多科研者的关注。本文的主要工作如下:1.首先通过静电纺丝法成功的合成了有序纳米线载体,然后通过控制脉冲激光沉积目标靶材的沉积时间制取了不同直径的PVP/Ti复合纳米线,沉积时间分别为6min、12min、18min和30min。然后在管式炉氧化烧结2小时即可得到不同壁厚的锐钛矿相TiO纳米管。光电响应结果表明沉积18min的样品表现出了最大的光灵敏度的同时又具有快的响应恢复时间。2.通过上述方法成功制备了大面积有序排列的zno纳米管和金红石相TiO纳米管,其中zno纳米管表现出对紫外光较差的响应。由于共轴异质结能够大大增加界面面积,提高光生载流子的分离效率和抑制了电子-空穴对的复合几率,因此本论文从构建异质结结构以改进zno纳米管光电性能的思路出发,成功的合成了zno/TiO共轴异质结纳米管并且该器件表现出了好的紫外光响应。在此基础上,由于发现温度对该异质结器件的紫外光响应性能影响比较明显,因此本文对异质结器件在90℃的环境温度下的光电性能做了进一步的测量,结果表明在合适的温度下器件的紫外光电性能相比室温下有了很大的提高。

关键词：紫外光电探测器 TiO2纳米管 zno纳米管共轴异质结水平排列

锯齿型zno单壁纳米管电子结构的第一性原理研究

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人工晶体学报 2011年第4期40卷 1006-1010页

作者：雷哲锋王发展赵超陈霞王博西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 西安建筑科技大学机电工程学院西安710055

采用基于密度泛函理论(Density functional theory)的计算方法,研究了n=4,6,9的锯齿型(n,0)zno单壁纳米管的电子结构,结果表明:锯齿型zno单壁纳米管是一种直接宽禁带半导体,其能隙随着横截面的增大而小量增大,并分析了锯齿型单壁纳米管... 详细信息

采用基于密度泛函理论(Density functional theory)的计算方法,研究了n=4,6,9的锯齿型(n,0)zno单壁纳米管的电子结构,结果表明:锯齿型zno单壁纳米管是一种直接宽禁带半导体,其能隙随着横截面的增大而小量增大,并分析了锯齿型单壁纳米管的核外电子分布。

关键词： zno纳米管第一性原理电子结构

zno/ZnS/CdS纳米管量子点敏化太阳能电池改性的研究

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ZnO/ZnS/CdS纳米管量子点敏化太阳能电池改性的研究

作者：张静华中师范大学

学位级别：硕士

为了代替化石能源,新型能源及能源转化储存器件引发了研究热潮。其中,太阳能电池得到了极大发展,在染料敏化太阳能电池(DSSC)的基础上,量子点敏化太阳能电池(QDSSC)以其低成本和高转化效率的优势进入了研究者的视野,成为了极具潜力的太... 详细信息

为了代替化石能源,新型能源及能源转化储存器件引发了研究热潮。其中,太阳能电池得到了极大发展,在染料敏化太阳能电池(DSSC)的基础上,量子点敏化太阳能电池(QDSSC)以其低成本和高转化效率的优势进入了研究者的视野,成为了极具潜力的太阳能器件。硒(硫)金属化合物(如PbS、CdS、CdSe等)量子点(QD)代替传统的染料分子,沉积在宽带隙的半导体介孔薄膜上(如TiO2、zno、SnO2等),构成了 QDSSC的基本结构。与传统的Ti02材料相比,zno具有较大的载流子迁移率且易于制备,作为电子传输层表现出了良好的光电性能和稳定性。在多种形貌的纳米结构中,一维结构可以提供载流子快速传输通道,并提高了光生电子散射率,有利于电子的传输和减少电子-空穴复合。尽管近年来,zno基QDSSC己取得较大的发展,但仍受限于较窄的光吸收范围,且复合较为严重,因此效率一直较低。为提高其光电转化效率(PCE),研究者们尝试结合镉系QD的高光子转化利用率和铅系QD宽吸收的优势制备复合结构QD,如CdSeTe QD,通过能带耦合调控能级结构,更有利于电子注入。另一种减少损失的策略为宽带隙材料包覆光阳极,形成高势垒层,降低表面电子态密度,减少电子在表面聚集,抑制电荷损失,如引入ZnS/SiO2层。基于课题组之前的关于zno/ZnS纳米管(NT)工作,本论文尝试利用离子交换法制备CdS QD,且探讨制备温度对zno/ZnS/CdS NT组装的QDSSC性能的影响;并在最优温度110℃条件下,对CdS进行Mn掺杂,以进一步提高器件的性能。此外,我们尝试在zno电子传输层和CdS QD之间通过一步法引入了ZnS-MnS复合钝化层,调整光阳极的能级结构。具体的研究工作如下:(1)制备了zno/ZnS/CdS NT和zno/ZnS/Mn-CdS NT阵列组装的QDSSC,ZnS阻挡层和CdS QD均通过离子交换法制备得到。通过对CdS QD沉积温度进行探讨,得到最优条件为110℃,此温度促进了离子交换反应的进行,获得均匀的CdS QD,也避免了过高温度形成较薄的ZnS阻挡层,短路电流(Jsc)和开路电压(Voc)均明显提高,获得了2.33%的效率。然后通过原位掺杂将Mn元素引入CdS QD,调节光阳极能级结构,提高了电子捕获效率,也抑制了部分的空穴和氧化后的多硫电解液之间的复合。并进行浓度优化,获得了最优2.61%的效率。(2)首次制备了zno/ZnS-MnS/CdSNT阵列组装的QDSSC。通过一步法成功合成ZnS-MnS复合钝化层。引入MnS层后,其较高的导带有效地阻碍了电子逆传输,减少了光生载流子的复合。除此之外,均匀的ZnS-MnS复合阻挡层有效地阻碍了多硫电解液和电子传输层的直接接触,抑制了电子空穴对的复合。同时,MnS阻挡层的形成也增加了CdSQD的负载,提高了可见光区域的光吸收强度。相比于引入MnS层之前,PCE从2.33%提升至3.72%,Jsc和Voc均有明显提升。

关键词： zno纳米管 QDSSC 离子交换 Mn掺杂 ZnS-MnS复合阻挡层

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电纺zno纳米线向纳米管的转变

中国科技成果 2010年第15期11卷 39-42页

作者：王暾曾宪霖张轩玮李梦溪浙江大学竺可桢学院浙江大学物理系浙江杭州310058

本文提出了一种制备多孔zno纳米管的新而简易的方法，首次实现电纺zno纳米线向纳米管的转变。该方法利用普通电纺法获得的zno纳米线，再通过后续两步热处理制备：180℃～220℃一小时预处理，然后通过快速升温热处理至530℃保温5小时，... 详细信息

本文提出了一种制备多孔zno纳米管的新而简易的方法，首次实现电纺zno纳米线向纳米管的转变。该方法利用普通电纺法获得的zno纳米线，再通过后续两步热处理制备：180℃～220℃一小时预处理，然后通过快速升温热处理至530℃保温5小时，有别于流行的Kirkendall成管机理。上述研究成果对于进一步探索新的纳米管生长机理具有重要学术价值。

关键词： zno纳米管电纺法 Kirkendall效应