TiO2纳米线阵列干涉传感器

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《SnO2纳米结构的改性及其在气体检测中的应用》范文

《SnO2纳米结构的改性及其在气体检测中的应用》范文

《SnO2纳米结构的改性及其在气体检测中的应用》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展,SnO2纳米结构因其独特的物理和化学性质在众多领域中得到了广泛的应用。

SnO2纳米材料具有较高的比表面积、良好的化学稳定性和优异的电子传输性能,尤其在气体检测领域,其应用潜力巨大。

然而,原始的SnO2纳米结构在某些方面仍存在局限性,如灵敏度、选择性和稳定性等方面的问题。

因此,对SnO2纳米结构进行改性研究,提高其在气体检测中的应用性能,显得尤为重要。

本文将介绍SnO2纳米结构的改性方法及其在气体检测中的应用。

二、SnO2纳米结构的改性方法2.1 掺杂改性掺杂是一种常用的SnO2纳米结构改性方法。

通过将其他元素引入SnO2晶格中,可以调整其电子结构和表面性质,从而提高气体检测性能。

常见的掺杂元素包括贵金属(如Au、Pt)、过渡金属等。

掺杂可以增加SnO2纳米结构的活性位点,提高气体分子的吸附能力和电子传输速率。

2.2 表面修饰表面修饰是另一种有效的改性方法。

通过在SnO2纳米结构表面引入有机或无机分子,可以调整其表面化学性质和物理性质。

例如,可以利用含氧官能团与SnO2表面的相互作用,改善其对特定气体的吸附性能。

此外,表面修饰还可以增加SnO2纳米结构的亲水性或疏水性,有利于提高其在实际应用中的稳定性。

2.3 结构调控通过调整SnO2纳米结构的形貌、尺寸和结构,可以优化其气体检测性能。

例如,制备具有高比表面积的纳米花状、纳米线等结构,可以提高气体分子的吸附面积和吸附速率。

此外,控制SnO2纳米结构的结晶度和晶格缺陷,也可以影响其电子传输性能和气体吸附能力。

三、改性SnO2纳米结构在气体检测中的应用3.1 气体传感器改性SnO2纳米结构在气体传感器领域具有广泛的应用。

通过将改性后的SnO2纳米结构制备成薄膜或厚膜传感器,可以实现对多种气体的检测。

例如,利用掺杂贵金属的SnO2纳米结构制备的传感器,对CO、H2等可燃性气体具有较高的灵敏度和快速响应能力。

【国家自然科学基金】_电化学阳极氧化_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

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科研热词 推荐指数 阳极氧化 6 电化学聚合 5 导电高分子 5 多孔硅 4 三氟化硼乙醚 4 电化学 3 多孔氧化铝膜 3 纳米线 2 纳米管阵列 2 直接甲醇燃料电池 2 电沉积 2 电化学阻抗谱 2 电化学行为 2 尿素 2 对氯苯酚 2 复合材料 2 光电化学 2 光催化降解 2 传感器 2 tio2纳米管 2 naclo4 2 预处理玻碳电极(pgce) 1 降解 1 阻抗谱 1 阶梯降压 1 阳极氧化铝模板 1 阳极氧化膜 1 阳极失活 1 阳极催化剂 1 闪锌矿 1 镍网 1 镍纳米线 1 铝合金 1 铜阳极 1 铌醇盐 1 金 1 酸性红g 1 酚类污染物 1 裂纹 1 薄膜电极 1 荧光特性 1 荧光光谱 1 草酸浓度 1 膨胀因子 1 腐蚀机理 1 聚苯胺纳米线 1 聚芴 1 聚咔唑 1 聚吲哚及其衍生物 1 聚合物 1 聚(聚(n-乙烯基咔唑))膜 1 聚(二甲基甲撑二氧苯) 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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ห้องสมุดไป่ตู้
氧化钛 氧化电压 氧化亚铁硫杆菌 欧姆接触 染料废水 极化曲线 有机自由基 掺杂 循环伏安法(cv) 废水处理 导电基底 奥硝唑(onz) 天然气 大孔径 多孔阳极氧化铝模板 多孔薄膜电极 多孔结构 多孔 tio2薄膜 复合阳极 图案化多孔硅 固体氧化物燃料电池 四氢呋喃 发电浸出 卤代芴 制备 分解 分形维数 内应力 光致发光 光电催化 光导性能 光催化降解性能 催化剂pt-m/c 传质 交流阻抗 亚甲基兰 五氧化二铌 乙醇电氧化 两步反应法 tio2 ptru/ptnd合金薄膜 nihcf薄膜 az91d镁合金

退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响

退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响
收稿 日期 : 0 1 5 5 2 1- - . 00
.施 加 电场 以入 射光 侧 为
基金 项 目:国家 自然 科 学 基金 ( 准 号 : 0 8 2 1 5 8 2 1 ) 中央 高校 基 本 科 研 业 务费 专 项 资金 ( 准号 :2O Q 4 批 5 5 80 , 0 7 16 和 批 O9 K6
( IP ) FS S 研究 了退火对 TO i 纳米管/ 复合阵列表 面光 电性质 的影 响.结果 表明 , i: 线 TO 纳米 管/ 线复 合阵列
在晶化前后的导带边缘均 出现 了束缚 激子态 ,晶化前 由于 自建 场较弱 ,束缚 激子态 能在正 负电场作 用下发
生 不对 称偏 转 ;晶化后 , 晶体结构从非 晶态变 为晶态 ,自建场增强 , 束缚激子态对正电场敏感并表现 出明显 的光伏 响应 , 而在负 电场作用 下束缚激子态没有任何光伏 响应 . 关键 词 表面光伏 ; 场诱 导表 面光 电压谱 ; i : TO 纳米管/ 线复合阵列 ;束缚激子
Vo . 2 13
2 1 年 1 月 01 1
高 等 学 校 化 学 学 报
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退 火 对 TO2 i 纳米 管/ 复 合 阵列 线 表 面 光 电性 质 的影 响
中图分 类号 04 69 109 (0 1 1 - 1 5 0
TO 是一种重要 的宽禁带半导体材料 , i 随着 纳米制备技术 的发展 , 一种新型 TO 纳米结构—— i TO i 纳 米管 阵列 ( i:N A ) TO .T s 被发 现 , 广泛应 用 于太 阳能 电池 、 并 光催 化 剂 、 超级 电容器 、 光解 水制 氢 和气敏传感器等领域¨ . i ’ TO 纳米管阵列通常采用 阳极氧化法制备 , 这种方法 同时存在 阳极氧化和

二氧化钛纳米管阵列

二氧化钛纳米管阵列

二氧化钛纳米管阵列
二氧化钛纳米管阵列是由单层或多层二氧化钛纳米管排列组成的
一种纳米结构。

这些纳米管可以在表面上形成一层高度有序的阵列,
在微观尺度上具有非常合适的高表面积、高光吸收率和高载流子迁移
率等性质,因此被广泛应用于光催化、太阳能电池、传感器和生物医
学工程等领域。

二氧化钛纳米管阵列可以通过各种方法制备,如阳极
氧化法、溶胶凝胶法、水热法和化学气相沉积法等。

其中,阳极氧化
法是最常用的制备方法,可以通过控制制备条件来调节纳米管的形貌、尺寸和密度,以满足不同应用的需求。

光催化纳米二氧化钛材料的抗菌机制及其影响因素

光催化纳米二氧化钛材料的抗菌机制及其影响因素

光催化纳米二氧化钛材料的抗菌机制及其影响因素贾璐;高旭;葛少华【摘要】The resistance of bacterial strains to current antibiotics has become a serious public health problem which needs us to de⁃velop new bactericidal materials. As photocatalyst, nano⁃TiO2 materials have a safe and efficient antibacterial activity, which makes them more and more widely used in the field of antibacterial. This paper reviews the antibacterial mechanism and influencing factors of photocatalytic nano⁃titanium dioxide materials.%耐药菌株的出现是当前公共健康面临的严峻挑战,急需发展新的杀菌方式。

纳米TiO2材料作为光催化剂表现出安全高效的抗菌活性,使其在抗菌领域的应用越来越广。

本文综述了光催化纳米TiO2材料的抗菌机制及其影响因素。

【期刊名称】《口腔医学》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】4页(P81-84)【关键词】TiO2;光催化;抗菌机制;纳米技术【作者】贾璐;高旭;葛少华【作者单位】山东省口腔组织再生重点实验室,山东大学口腔医学院牙周科,山东济南 250000;山东省口腔组织再生重点实验室,山东大学口腔医学院牙周科,山东济南 250000;山东省口腔组织再生重点实验室,山东大学口腔医学院牙周科,山东济南 250000【正文语种】中文【中图分类】R783.1自从1972年发现TiO2作为光催化剂分解水以来,TiO2因其优越的光反应性、化学稳定性、价格低廉、可重复利用性,被认为是最有前途的光催化剂而受到广泛研究[1]。

tio2纳米线阵列的形貌特征

tio2纳米线阵列的形貌特征

tio2纳米线阵列的形貌特征
TIO2纳米线阵列的形貌特征是指其外观和结构特点。

首先,
TIO2纳米线通常具有纤细且长的形态,呈现出类似于线状的结构。

这些纳米线通常排列成密集的阵列,形成规整的排列结构。

其直径
一般在几十到几百纳米之间,长度则可达数微米甚至更长。

此外,TIO2纳米线的表面通常具有一定的粗糙度,这是由于其纳米级尺度
的特殊结构所致。

另外,TIO2纳米线的形貌特征还包括其晶体结构。

TIO2纳米线
通常为锐钛矿型或金红石型晶体结构,具有良好的晶体形貌。

这种
晶体结构赋予了TIO2纳米线优异的光催化和光电化学性能。

此外,TIO2纳米线的形貌特征还受到制备方法的影响,不同的制备方法可
能导致纳米线的形貌略有差异。

总的来说,TIO2纳米线阵列的形貌特征主要包括其纳米级尺度
的线状结构、密集的阵列排列、表面的一定粗糙度以及具有良好晶
体结构等特点。

这些形貌特征使得TIO2纳米线在光催化、光电化学、传感器等领域具有广泛的应用前景。

金属氧化物半导体气体传感器改性研究进展

金属氧化物半导体气体传感器改性研究进展1. 本文概述金属氧化物半导体(MOS)气体传感器因其高灵敏度、低成本和易于制造等优点,在环境监测、工业控制和智能家居等领域得到了广泛应用。

传统的MOS气体传感器在实际应用中面临着选择性差、稳定性不足和响应时间长等问题。

为了解决这些问题,研究者们对MOS气体传感器进行了大量的改性研究,以期提高其性能和适用性。

本文旨在综述近年来在MOS气体传感器改性方面的研究进展,包括表面修饰、掺杂、纳米结构设计和功能化等方面的最新成果。

通过对这些改性策略的分析和讨论,本文将为未来MOS气体传感器的研究提供新的思路和方向。

2. 金属氧化物半导体气体传感器的基本原理金属氧化物半导体气体传感器是一类基于金属氧化物半导体材料对特定气体敏感性的气体检测设备。

这类传感器的工作原理主要基于金属氧化物表面的气体吸附和氧化还原反应。

当目标气体分子接触到金属氧化物表面时,会发生吸附作用,导致表面电荷分布的改变。

这种电荷变化会进一步影响半导体的电导率,从而实现对气体浓度的检测。

金属氧化物半导体材料,如SnOZnO、Fe2O3等,通常具有高的表面活性和良好的电子迁移率。

在纯净状态下,这些材料的电导率较低。

当这些材料暴露于目标气体中时,气体分子会与材料表面的氧空位或缺陷态发生反应,导致表面电荷状态的变化。

例如,当金属氧化物表面吸附还原性气体(如HCO等)时,表面氧原子被还原,从而释放出电子,增加了电导率。

相反,当吸附氧化性气体(如ONO2等)时,表面氧原子被氧化,导致电子消耗,电导率降低。

金属氧化物半导体气体传感器的响应特性还受到温度、湿度、气体流速等因素的影响。

在实际应用中,为了提高传感器的选择性和灵敏度,通常需要对金属氧化物半导体材料进行改性处理,如掺杂、表面修饰、纳米结构设计等。

这些改性方法可以优化材料的表面特性,提高其对特定气体的响应性和稳定性。

金属氧化物半导体气体传感器的基本原理是基于气体分子与金属氧化物表面的相互作用,通过监测电导率的变化来实现对气体浓度的检测。

柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展

柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展郭金实【摘要】perovskite solar cell is in recent years the field of solar cell[]a star,in less than 7 years,its efficiency from 22% to 3.8% increasedrapidly.Due to the perovskite material itself can be prepared at low temperature,so it has the characteristics of light weight, flexible,wide applicability,and so on,it has been widely studied.The main research direction and the current research progress of the n-i-p and p-i-n are introduced in this paper.The main research directions and the current research progress are introduced.Finally,it points out the main problems and challenges in the field of flexible perovskite solar cells,and makes a prospect for the future.%钙钛矿太阳能电池是近年来太阳能电池领域的一颗新星,在不到7a的时间里,其效率从3.8%飞速地提高到了22%。

由于钙钛矿材料本身可以低温制备,因此具有质量轻、可弯曲、适用性广等特点的柔性钙钛矿电池,受到人们的广泛关注。

现针对柔性钙钛矿电池,分为n-i-p和p-i-n两种电池结构,分别介绍了对应的主要研究方向与目前的研究进展,并对其进行评述。

阳极氧化法制备纳米二氧化钛阵列管

阳极氧化法制备纳米二氧化钛阵列管学生:曾晨学号:11031030428专业:应用化学班级:2011级4班指导老师:李敏娇四川理工学院材料与化学工程学院二〇一五年六月阳极氧化法制备纳米二氧化钛阵列管摘要二氧化钛纳米管阵列(TiO2-NTs)作为光催化材料受到了广泛的关注,因为其特殊的管状结构和大的比表面积,能够提供更多的反应活性位和电荷迁移和转换的通道,使得光催化效果显著提高。

然而由于TiO2吸收光谱较窄、太阳能利用率低、电子与空穴复合几率高等降低了其实用价值。

目前解决这一问题的主要方法是对TiO2-NTs掺杂和表面修饰,将光催化和电化学技术相结合,采用光电催化技术使其性能得以充分发挥。

基于此,本文致力于TiO2纳米管阵列的制备与表面修饰改性,以期得到可见光响应的半导体材料,研究的主要内容和结果如下:首先,以阳极氧化法制备TiO2-NTs,通过控制工艺条件,如氧化电压、生长时间和煅烧温度等对TiO2-NTs结构进行调控,并讨论其表面结构、管长和结晶状况对TiO2-NTs光电催化的性能影响。

结果表明电化学阳极氧化法制得的TiO2纳米管阵列膜具有优异的光电催化性能,大的比表面积和适度的管长以及高度结晶的锐钛矿相是影响催化活性的三个重要因素。

其次,在阳极氧化液中加入适量柠檬酸对TiO2-NTs掺杂,在最佳制备条件下制备TiO2-NTs,将光催化和电化学技术相结合,采用光电催化技术使其性能得以提升。

结果表明在加入柠檬酸浓度为0.01M时TiO2纳米管阵列光电催化效果最好。

关键词:纳米TiO2阵列管;阳极氧化法;光电催化;掺杂Anodic oxidation of nano titanium dioxide preparedby the arrayAbstractIn recent years, aligned TiO2nanotube arrays (TiO2-NTs) have generated considerable scientific interest owing to their remarkable properties, such as a large internal surface area and the special nanotubular structures, which provide lots of reaction active sites and excellent electron percolation pathways for vectorial charge transfer between interfaces. However, the practical application of pure TiO2-NTs is limited by its large band gap (3.2 eV for anatase) and a fast recombination rate of photo-generated electron-hole pairs. Many routes have been explored to overcome such an impediment, such as ion doping, noble metal deposition and narrow band-gap semiconductors coupling. Recently, photoelectrocatalysis was proved as a feasible route to solving the tough problem of the recombination of photo-generated electron-hole pairs. The research is dedicated to preparing TiO2-NTs by anodic oxidation method, then modifying its surface with uniformly dispersed noble metals and semiconductor using various appropriate methods.First of all, TiO2-NTs, prepared by anodic oxidation method by controlling the process conditions, such as oxidation voltage, the growth time and calcination temperature to adjust and control structure of TiO2-NTs, and discuss its surface structure, length and crystallization of TiO2-NTs photoelectric catalysis performance impact. Results showed that the electrochemical anodic oxidation method, TiO2 nanotube array film with excellent photoelectric catalytic properties, large specific surface area and moderate length and height of crystallization of anatase phase are the three important factors influencing the catalytic activity.Second, adding suitable amount of citric acid in the anodic oxidation liquid of TiO2-NTs doping, under the condition of the best preparation for the preparation of TiO2-NTs, combining light catalytic and electrochemical technology, adopting photoelectric catalysis technology makes its performance was improved. Results show that when join citric acid concentration is 0.01M TiO2nanotube array photoelectric best catalytic effect.Key words: TiO2 nanotube arrays; anodization; photoelectrocatalysis;dopin目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 纳米TiO2阵列管制备的发展概况 (2)1.3 常见纳米TiO2阵列管的制备方法 (3)1.3.1 模板法 (3)1.3.2溶胶-凝胶法 (3)1.3.2 水热法 (3)1.3.3液相沉积法 (4)1.3.4 阳极氧化法 (4)1.4纳米TiO2阵列管的表征 (5)1.4.1扫描电子显微镜 (5)1.4.2 X射线粉末衍射 (5)1.4.3电化学工作站 (6)1.4.4紫外可见分光光度计 (6)1.5纳米TiO2阵列管的应用及发展 (6)1.5.1电解水方面的应用 (6)1.5.2染料敏化太阳能电池 (7)1.5.3光催化降解污染物 (7)1.5.4传感器 (7)1.5.5生物医学 (7)1.6研究目的及意义 (8)第二章实验部分 (10)2.1纳米TiO2阵列管的制备 (10)2.1.1实验仪器 (10)2.1.2实验药品 (10)2.1.3实验方法 (11)2.1.4样品表征与分析 (12)2.2纳米TiO2阵列管的改性 (13)第三章结果与讨论 (14)3.1样品的制备条件的分析讨论 (14)3.1.1不同氧化电压的讨论 (14)3.1.2不同氧化时间的讨论 (16)3.2对样品掺杂改性的讨论 (19)3.2.1电解液的改性讨论 (19)3.2.2柠檬酸(一水)掺入浓度的讨论 (23)3.3纳米TiO2阵列管形貌分析比较 (27)第四章结论与展望 (32)4.1 结论 (32)4.2 展望 (32)致谢 (33)参考文献 (34)第一章绪论1.1 研究背景“纳米”是一个尺度的度量[1],纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。

硫化锑纳米材料的合成及其应用

硫化锑纳米材料的合成及其应用刘艳群;周静【摘要】硫化锑纳米材料由于具有电化学、光催化等许多优良的物理化学性质,因而在储能和能源转化等领域展示出广阔的应用前景.介绍零维、一维、二维和三维的硫化锑纳米材料的合成方法,探讨了其在光、电、催化领域的应用及研究展望.【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】6页(P82-87)【关键词】硫化锑;纳米材料;电化学;光催化【作者】刘艳群;周静【作者单位】东北电力大学化学工程学院,吉林吉林 132012;东北电力大学化学工程学院,吉林吉林 132012【正文语种】中文【中图分类】TQ135上世纪八十年代初发展起来的纳米材料,是由1 nm~100 nm的微小颗粒组成的体系,又称超微晶材料[1].纳米级的材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特征,因此呈现出许多不同于常规材料的新奇特性,在诸多领域展现出广阔的应用前景[2~5].硫化锑是一种重要的V~VI族正交晶系的直接带隙半导体材料,能带间隙为1.5eV~2.2 eV[6~8],具有良好的光导性、光敏性和极高的热电性能[9].目前研究者们采用了不同方法制备出不同形貌的Sb2S3纳米材料,并探索其在不同领域的性能应用[10~12].本文论述了不同维度Sb2S3纳米材料的合成及其相关应用研究.1 不同形貌Sb2S3纳米材料根据纳米尺度的维数,可以将纳米材料划分为:零维(原子团簇和超微粒子等)、一维(纳米管、线等)、二维(纳米薄膜、多层膜等)以及三维材料(原子团簇及超微粒子的组成体等).目前国内外研究报道了零维、一维、二维以及三维纳米Sb2S3纳米材料的合成方法,典型形貌如图1所示.图1 不同维度Sb2S3纳米材料SEM图 (a)零维球状[13](b)一维管状[15](c)一维线状[16](d)二维带状[22](e)三维橄榄状[27](f)三维树枝状[28]1.1 零维Sb2S3纳米材料纳米颗粒是零维纳米材料的典型代表,一般为球形或类球形,其粒径分布窄、分散性良好.Senthil等[13]以C2H4N2S2为硫源,氯化锑为锑源,在柠檬酸以及PVP(聚乙烯吡咯烷酮)的共同作用下,在不同温度下采用水热和溶剂热法合成出Sb2S3纳米球,并通过控制温度,使产物形貌实现从零维到一维的转变.Kai等[14]以硫脲和氯化锑为原料,PVP为表面活性剂,通过溶剂热法制备出零维Sb2S3纳米颗粒,并负载于石墨烯上形成G-Sb2S3复合材料,将其用于降解罗丹明B,高的光催化降解活性及循环稳定性表明,复合材料具有优于单一材料的光催化性能. 1.2 一维Sb2S3纳米材料一维纳米材料在介观物理以及纳米器件制造领域独特的应用潜力,一直是材料界的研究热点.Xu等[15]以EDTA为表面活性剂,合成出表面光滑,壁厚为250 nm,内直径约为300 nm的纳米管,其禁带宽度约为1.55 eV,接近光电转化的最优值,在光电子和太阳能等领域有广泛的应用.实验结果表明,在不添加EDTA的条件下,无法合成出硫化锑管状形貌.Bao等[16]以酒石酸锑钾为原料,在添加3 g有机物(柠檬酸)条件下,成功合成出宽60 nm~200 nm,长约10 μm的Sb2S3纳米线,并且正交晶相的Sb2S3纳米线沿[001]方向生长.刘运等[17]以硫化钠和氯化锑为原料,添加尿素为矿化剂,水热法获得了直径约100 nm~250 nm,长约100 μm的Sb2S3纳米线,并通过调节反应时间,可控合成出不同长径比的Sb2S3纳米线.Jiang等[18]以离子液体[BMIM][BF4]作为反应介质,在微波辐射下合成出单晶Sb2S3纳米棒.随后,雍高兵等[19]利用回流法成功制备了直径约为70 nm~180 nm,长度为2 μm~5 μm的正交晶系Sb2S3单晶纳米棒.近几年内,研究者尝试以PVP作为表面活性剂,用来合成新型的自组装纳米材料,Kavinchen等[20]以氯化锑和硫代乙酰胺为原料,添加不同质量的PVP作为表面活性剂,通过微波法合成出沿[001]方向生长的哑铃状Sb2S3纳米棒. Zhou等[21]以PVP作为表面活性剂成功合成出Sb2S3纳米线束.同年吴松等[22]同样以PVP为表面活性剂,在乙二醇体系中以硫脲为硫源,在常压条件下回流合成出了的Sb2S3纳米棒束,单根纳米棒直径约300 nm~400 nm,长约5 μm~10 μm.1.3 二维Sb2S3纳米材料具有原子级别厚度的二维纳米材料,兼具良好电子传输能力和较大的比表面积,在许多领域内展示出优异的性能.2005年Yu等[23]以氯化锑为锑源,硫代硫酸钠为硫源,在不使用任何模板和表面活性剂的条件下,水热法合成出长几十微米到几毫米,厚65 nm,宽350 μm~400 μm的超长Sb2S3纳米带.2009年,Xiang等[24]更换新颖的硫源,在L-半胱氨酸协助下,氯化锑为锑源,在乙二醇和水的混合液中成功合成出截面宽约100 nm~300 nm的Sb2S3纳米带.随后陈广义等[25]以CTAB做表面活性剂,去离子水为溶剂,酒石酸锑钾和硫代乙酰胺为原料,成功制备了宽度约1 μm,厚约100 mm,并沿[001]晶面方向生长的高长径比Sb2S3纳米带.1.4 三维Sb2S3纳米材料三维形貌主要是由零维、一维和二维纳米结构通过自组装而成的有规则的纳米材料,由于具有大的比表面积、优异的电子传输能力、良好的力学性能、热传导性能以及稳定的多孔结构而受到广泛关注.2004年,Qian等[26]采用不同溶剂、不同硫源,在不使用任何表面活性剂的条件下,通过溶剂热法合成出羽毛状、放射性枝晶状、棱镜球体、圆盘形等新颖形貌的Sb2S3微晶.Han等[27]以氯化锑和硫化钠做原料,在酸性条件下水热合成出由800 nm×400 nm×100 nm 块状结构自组装而成的空心橄榄形Sb2S3微晶;随后该课题组[28]通过改变硫源,以柠檬酸和硫代乙酰胺为硫源,合成出由宽约300 nm~500 nm,长约5 μm~20 μm纳米棒组成的树枝状的Sb2S3.而叶明富等[29]以氯化锑和硫脲为原料,采用微波法,也成功制备出长约10 μm的树枝状Sb2S3纳米材料.由于表面活性剂具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,因此可有效地控制纳米颗粒的形态和结构.目前通过添加不同表面活性剂制备出不同形貌的Sb2S3纳米材料.Debao等[30]以酒石酸锑钾和硫代乙酰胺为原料,CTAB做表面活性剂,讨论了不同反应时间,不同反应温度对形貌的影响,并成功制备了长约30 μm~50 μm,直径约120 nm~500 nm的稻草束状Sb2S3.Chen等[31]酒石酸锑钾和硫代乙酰胺为原料,添加PVP作为表面活性剂,通过改变实验条件的参数,调节产物形貌,成功合成出片层分裂的Sb2S3纳米结构.Chen等[32]以酒石酸锑钾为锑源,硫粉为硫源,通过控制PVP的浓度,在双表面活性剂PVP和葡萄糖共同作用下,合成出长约10 μm~20 μm,大小均一的双束状Sb2S3纳米结构.结果表明,通过控制PVP的浓度,可以很容易地调节纳米棒的大小,并且加入的葡萄糖会对最终产品的形貌产生直接影响.Cheung等[33]以氯化锑和硫脲为原料,PEG-400为表面活性剂,溶剂热法制备出直径约(195±52) nm的纳米线自组装的蒲公英状Sb2S3,纳米线的禁带宽度约为1.67 eV,并初步推测了纳米线蒲公英的生长机理为晶体分裂所致.Lei等[34]以氯化锑和九水硫化钠为原料,酸性条件下加入DTAB成功合成出双花形的Sb2S3微晶.双花形的Sb2S3具有宽的广谱响应范围,在太阳能利用和光电转换等领域具有潜在的应用前景.随着人们对纳米材料的不断认识研究,发现纳米粒子的尺寸、形貌、维数等因素不同程度影响着其在光学、电学、磁学等领域的性能应用,因而不同形貌Sb2S3纳米材料的可控合成一直是研究者关注的重点问题之一.2 硫化锑纳米材料的应用目前,Sb2S3纳米材料在储能、传感器、光伏器件、光催化剂等领域有许多的应用.2.1 储能领域应用Sb2S3材料具有高的理论比容量以及优良的循环性能,可将其用作钠、锂离子电池的负极.Park等[35]在碳基质上合成出无定形Sb2S3复合材料,研究发现此材料具有较高的放电容量为757 mAh·g-1,100次循环后比容量仍大于600 mAh·g-1.随后Xiao等[36]通过化学方法成功制备Sb2S3纳米棒,并将其作为锂离子电池的电极材料,第一次放电容量高达850 mAh·g -1,但在嵌/放锂过程中因为巨大的体积变化导致材料在循环过程中容量很快衰减,而石墨烯的加入可以缓冲由充放电引起的体积变化.Prikhodchenko等[37]用热处理转换法,在辉锑矿上涂层还原石墨烯,首次成功制备硫化锑/石墨烯复合新材料,并将其作为锂电池负极.在电流密度为250 mA·g-1的条件下,50次循环后,充电容量高于720 mAh·g-1,具有较高的电化学吸放锂容量和良好的循环特性.2.2 传感器领域应用Sb2S3也可以应用于检测电化学活性物质的传感材料.Tao等[38]通过使用聚丙烯酸(PAA)作为形态控制试剂,溶剂热法合成出树状Sb2S3微晶,研究发现作为多巴胺(DA)电氧化的传感材料,Sb2S3微晶具有较低的检测限、宽的线性响应范围和良好的选择性,突显了Sb2S3微晶作为DA传感的潜在电化学性能.目前很少有报道涉及Sb2S3的电活性分子检测,对这一领域的研究将有利于进一步开发Sb2S3材料的应用范围.2.3 光伏器件领域应用由于Sb2S3具有较高的吸收系数(在450 nm处为1.8 × 105 cm -1),易捕获可见光光子,非常适合做光电器件敏化剂.Cardoso等[39]成功将Sb2S3沉积在TiO2纳米线阵列薄膜上,合成出低成本纳米结构薄膜光伏,然后将聚3-己基噻吩(P3HT)插入其中,为光吸收提供了大的表面积,可以进一步促进电荷分离和运输,增强光吸收.研究发现,AM 1.5 G光电转换效率可达到4.5%.2.4 光催化领域应用此外,锑硫化物因带隙较窄,在能量较低的可见光下即可被激发,能很好地利用太阳光来进行催化降解有机污染物,并且催化效率高,成本低,是一种具有广泛应用前景的可见光催化剂.Sun等[40]采用简单的湿化学法成功合成纳米棒,首次降解甲基橙(MO),可见光照射30分钟后,MO的光降解率可达97%.Zhang等[41]采用水热溶剂热法制备出线状Sb2S3纳米材料,并将其作为光催化剂用于降解MO染料,2.5 h后MO的降解率达75%.Kai Jiang等[14]将合成的Sb2S3/G复合物用于可见光下降解罗丹明B(RhB),实验结果表明,单一的Sb2S3催化降解率为35%,而Sb2S3/G 复合材料表现出较高的光催化降解活性,降解率达到93%.随后,Lu等[42]采用溶剂热法制备Sb2S3/G复合物,在H2O2存在条件下,将制得的Sb2S3/G复合物用以降解亚甲基蓝,测试结果表明,Sb2S3/G复合物催化亚甲基蓝的降解率高达98%.Sb2S3作为半导体功能材料,因其带隙能接近光伏转换的最佳值,具有独特的光学和光电子特性,可作为光催化剂、电池负极、光电导探测器、离子导体材料、太阳能转换等材料[43~46],因此开发性能优异的Sb2S3微纳米材料具有更迫切的研究意义.3 结语及展望综上所述,人们在Sb2S3纳米材料的合成及性能研究方面做了许多工作,可以在微观层面上对Sb2S3微纳米材料的结构、形貌、粒径和组成等方面进行调控.在未来的工作中,设计如何通过简易方法有效制备及控制微纳米材料的形貌,努力合成具有优良性能的Sb2S3纳米材料,探究结构和形貌等因素与材料性能之间的密切关系仍是研究的重点.参考文献[1] 孟弘.纳米材料制备研究进展[J].矿产保护与利用,2003 (4):14-18.[2] 张立德.纳米材料和纳米结构[J].中国科学院院刊,2001,16(6):444-445.[3] P.Rajeshwari,T.K.Dey.Novel HDPE nanocomposites containing aluminum nitride (nano) particles:micro-structural and nano-mechanical properties correlation[J].Materials Chemistry & Physics,2017,190:175-186.[4] D.An,X.Tong,J.Liu,et al.Template-free hydrothermal synthesis of ZnO micro/nano-materials and their application in acetone sensing properties[J].Superlattices & Microstructures,2015,77:1-11.[5] 周静,郑彩虹.微纳米Sb2O3的制备与生长机理研究进展[J].东北电力大学学报,2016,36(3):60-68.[6] Y.C.Choi,D.U.Lee,J.H.Noh,et 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摘要 : 开发一种新型 T i O : 纳米线阵列干涉传感器 。首先 , 通 过水热合成 法在 F I ' O导 电玻璃 表 面制备 了 T i O : 纳米线 阵列
薄膜 。然后 , 以此复合结构作为传感芯片 , 利用 K r e t s c h ma n n棱镜耦 合结构 , 构建 了基 于 K r e t s c h m a n n结 构 的波 长调制型 薄膜 干涉传感 器。最后 , 以氯化钠水溶液为待测液体介质研究 了该传感器对环境介质折射率 的灵敏性 能。结果表 明 : 该 传感 器对 1 . 3 3 3 5—1 . 3 6 0 4范 围内的折射率有很好 的响应 。T M模 式下 , 在 0—3 %与 3~1 5 % 浓度范 围 内, 氯化钠 浓度
杨 洋 , 何 皓 , 李秋顺 , 史建 国 。 , 李明宇 , 董文飞
( 1 . 吉林大学电 子科学与工程学院, 集成光电子学国 家重点联合实验室, 吉林 长春1 3 0 0 1 2 ; 2 . 中国科学院 苏州 I 生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州2 1 5 1 6 3 ; 3 . 山东省科学院生物研究所 山东省生物传感器重点实验室, 山东 济南2 5 0 0 1 4 ; 4 . 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 3 1 0 0 2 7 )
第 7卷
第 3期
中国光学
Ch i n e s e Op t i c s
Vo 1 _ 7 No . 3
2 0 1 4年 6月
J u n . 2 01 4
文章编号
2 0 9 5 — 1 5 3 l ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 - 4 2 1 - 0 7
T i O 2 纳 米 线 阵 列 干涉 传 感 器
与该传感器 的反射光 强度分别呈现 了良好 的线性 关系 。T E模 式下 , 在 0~ 3 %浓度 范围 内, 氯化钠浓度与 吸收强度存在
良好 的线性关 系 , 而波长基本不变 ; 而在 3~1 5 %浓度范 围 内 , 随着氯 化钠浓 度的增 加 , 波长逐渐 红移 , 氯化 钠浓度 与波
长也 具 有 良好ຫໍສະໝຸດ 的线 性 关 系 。 S h a n d o n g A c a d e m y f o S c i e n c e s , J i n a n 2 5 0 0 1 4, C h i n a ;
4 . S t a t e ey K L a b o r a t o r y f Mo o d e r n O p t i c a l I st n r u en m t , Z h e j i a n g U n w e  ̄ i t y , H a n g z h o u 3 1 0 0 2 7 , C h i n a )
关 键
词: 薄膜干 涉传感器 ; T i O 2 纳 米线 ; K r e t s c h ma n n结构 ; 折射率
文献标识码 : A d o i : 1 0 . 3 7 8 8 / C O . 2 0 1 4 0 7 0 3 . 0 4 2 1
中 图分 类 号 : T N 2 5 2 ; T N 2 9
Ti O2 n a n o wi r e a r r a y b a s e d i n t e r f e r o me t r i c s e n s o r
Y A N G Y a n g , HE H a o , L I Q i u . s h u n , S HI J i a n — g u o , L I Mi n g 。 Y u , D O N G We n . f e i
Co r r e s p o n d i n g a u t h o r ,E— mai l : l i s h u n1 68 8@ 1 26 . e o m
Abs t r a c t:I n t h i s wo r k,a n e w T i O2 n a n o wi r e a r r a y b a s e d i n t e r f e r o me t r i e s e n s o r ha d b e e n d e v e l o p e d . At ir f s t , T i O2 n a n o wi r e a r r a y il f ms we r e p r e pa r e d o n t h e s u r f a c e o f c o n d uc t i v e FTO g l a s s t hr o u g h h y d r o t h e r ma l s y n t h e s i s
S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g, J i l i n U n i v e r s i t y, C h a n g c h u n 1 3 0 0 1 2, C h i n a;
2 . S u z h o u I n s t i t u t e f o B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y , C h i n e s e A c a d e m y fS o c i e n c e s , S u z h o u , 2 1 5 1 6 3 , C h i n a ; 3 . K e y B i o s e so n r L a b o r a t o r y fS o h a n d o n g P r o v i n c e , B i o l o g y I st n i t u t e f o
( 1 . S t a t e K e y L a b o r a t o r y o n I n t e g r a t e d O p t o e l e c t r o n i c s , C o l l e g e o f E l e c t r o n i c
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