滤纸模板法制备纳米SnO2及其在太阳能电池中的应用
《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。
纳米二氧化锡的多种方法制备、表征及其对比
纳米二氧化锡的多种方法制备、表征及其对比张倩瑶;苑媛;刘金鑫;龚晓钟【摘要】本文采用共沸蒸馏法、水热法、溶胶-凝胶法分别制备纳米SnO2粉体,所制得的SnO2粉体利用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征.结果表明,3种方法制备得的粉体均为四方金红石结构,共沸蒸馏法所得粉体平均颗粒约为20nm.水热法所得粉体的平均颗粒约为10nm.溶胶-凝胶法所得粉体的平均颗粒约为70nm.研究不同制备方法合成纳米SnO2粉体在合成工艺,生产周期,产物颗粒大小等方面的优缺点.%In this paper, Nanometer Tin Oxide Powders was synthesized with three methods by azeotropic distillation,sol-gel technique and hydrothermal synthesis. The obtained nano-particle was characterized by X-ray difrraction(XRD) and scanning electron microscopy(SEM). Hie results showed that the namometer tin oxide par-ticle vrere tetragonal nitile structure. The size of particles which synthesized by azeotropic distillation was about 20nm and which prepared by hydrothermal method wans about 10nm. The diameter of the particles synthesized by sol-gel technique are up to 10nm. The advantages and disadvantage of prepared by different aynthetic methods in synthesis technology,productive cost,the size of the produtive particles were studied.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P5-7)【关键词】纳米;SnO2;共沸蒸馏法;水热法;溶胶-凝胶法(sol-gel)法【作者】张倩瑶;苑媛;刘金鑫;龚晓钟【作者单位】深圳大学化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东深圳518060;深圳大学化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东深圳518060;深圳大学化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东深圳518060;深圳大学化学与化工学院,深圳市功能高分子重点实验室,广东深圳518060【正文语种】中文【中图分类】TQ134.3纳米SnO2材料是一种重要的功能半导体材料，具有比表面积大，活性高，发光性，导热性能好等优良特点，其作为一种新型功能材料，在气敏、压敏和湿敏元件[1]、电极材料[2]、光学玻璃、催化剂载体[3]，太阳能电池，功能陶瓷等领域展示出广阔的应用前景,而所有的应用都建立在制备出粒径小并分布均匀，分散性好的SnO2材料上。
SnO_2纳米微粒的制备方法及其进展_王志强
第30卷第1期2008年2月湖州师范学院学报Jo ur nal of H uzhou T eachers CollegeV o l.30No.1Feb.,2008SnO2纳米微粒的制备方法及其进展*王志强1,2,张伟风1(1.河南大学物理与电子学院,河南开封475001; 2.河南大学人事处,河南开封475001)摘要:综述目前SnO2纳米微粒的常用制备方法,简要分析了各类制备方法的基本原理及特点.在归纳、总结和比较的基础上,指出了制备SnO2纳米微粒有发展潜力和应用前景的方法,并对制备SnO2纳米微粒的发展前景作了简要的介绍.关键词:SnO2;纳米微粒;制备方法;进展中图分类号:T F123文献标识码:A文章编号:10091734(2008)010052-040引言随着高尖端技术的迅猛发展,各类电子器件日益细微化,对超细微材料的研究越来越受到人们的关注.纳米材料是目前国际上最热门的研究课题之一.我们通常把尺寸在1nm~100nm之间,处于原子簇(粒径小于或等于1nm)和宏观物体交接区域内的粒子称为纳米材料或超微粒子[1].纳米材料的物理化学性质不同于微观原子和分子,也不同于宏观物体,纳米介于宏观世界与微观世界之间.纳米粒子的这种特殊类型结构导致它具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,由这些效应引起的奇异物理和化学特性,使得纳米材料在化工、冶金、航空、国防等很多领域得到广泛应用.SnO2是一种重要的宽带隙N型半导体金属氧化物,在气敏半导体材料、湿敏半导体材料、透明导电薄膜、光学玻璃、陶瓷、颜料、发光材料、太阳能电池、化学电极等领域具有广泛应用.如何利用简单易得的设备和廉价的试剂制备出性能优异的SnO2纳米微粒,扩大其应用领域,一直是材料科学家们研究的热门课题.本文拟就目前常用的纳米SnO2微粒的制备方法及研究进展作简单介绍.1SnO2纳米微粒的制备方法纳米微粒的制备方法按制备原料状态可分为三大类:气相法、液相法和固相法.SnO2纳米微粒现有的制备方法有两类:液相法和气相法.1.1液相法液相法制备SnO2纳米微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离,溶质形成形状和大小一定的颗粒,得到所需粉末的前驱体,热解后得到纳米微粒.1.1.1溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将金属醇盐或无机盐作为前驱物溶于溶剂中形成均匀的溶液,溶质与溶剂产生水解或醇解反应,反应生成物聚集成1nm左右的粒子并组成溶胶,再经蒸发、干燥转变为凝胶,再在较低于传统烧成温度下烧结,得到纳米尺寸的材料.如庞承新等[2]以SnCl4#5H2O、柠檬酸、氨水、草酸、聚乙二醇等为原料,采用溶胶凝胶法制备了纳米SnO2,并分析初始反应溶液的浓度、柠檬酸在制备中的用量、煅烧温度和时间等实验因素对反应生成物*收稿日期:20070828;修回日期:20071008作者简介:王志强,讲师,从事凝聚态物理研究.的影响,得到了最佳工艺条件.传统的溶胶凝胶法存在样品粒度大、比表面积小、易团聚、不均匀和反应周期长等缺陷,通过改进工艺流程等手段,人们提出了一些改进后的溶胶凝胶法.如陆凡等[3]利用溶胶凝胶超临界流体干燥法制备出了大比表面、小粒径、大孔超细二氧化锡微粒,并分析对前驱物不同的干燥法对产物的影响.王建[4]等利用超声波溶胶凝胶法,在传统方法中加入超声波手段,主要是使介观均匀混合,消除局部浓度不均,提高反应速度,刺激新相的形成,对团聚体起到剪切作用,制备出了均匀度更高的样品.连进军等[5]利用溶胶凝胶冷冻干燥法制备出了分布均匀、形状规则、粒径小的SnO 2微粒,有效地组织了团聚现象.采用溶胶凝胶法及改进措施制备纳米SnO 2微粒具有以下优点:¹均匀度高.可达分子或原子尺度.º纯度高.这是由于制备所用材料纯度高,而且溶剂在制备过程中易除去.»烧成温度低.这是由于所需生成物在烧成前已部分形成.¼反应过程易控制.使得该方法可以投入大批量生产中,并且通过改变工艺过程可获得不同尺寸和特性的样品.不足之处在于:采用该方法处理时间较长,制品易产生开裂,烧成不够完善等.1.1.2 化学沉淀法化学沉淀法是指包括一种或多种离子的可溶性盐溶液,加入沉淀剂(如OH 等)在一定温度下能使溶液发生水解,形成不溶性的氢氧化物和水合氧化物,或盐类从溶液中析出,将溶剂和溶液中原有的阳离子洗去,经热解或热脱得到所需的氧化物粉料.化学沉淀法同样受到实验条件、工艺流程等因素的制约.如张晓顺等[6]在超声波作用下,通过SnCl 2#2H 2O 与NH 3#H 2O 反应,制备了纳米SnO 2微粒,并分析了pH 值、煅烧温度、煅烧时间对产物的影响.在传统的化学沉淀法基础上,为获得性能更加优异的样品,人们对流程工艺同样作了一些调整.如杨林宏等[7]采用化学沉淀法,通过在不同阶段加入适量的分散剂,增加胶粒间的相互作用力,以控制在成胶和煅烧过程中的团聚,获得了粒度小、分布范围窄的纳米SnO 2微粒.1.1.3 水热法水热法是在密封压力容器内,以水溶液作为反应介质,加热反应容器,创造高压反应环境的一种材料制备方法.水热法较溶胶凝胶法最大的优势在于易消除团聚.如何蕴普[8]等通过控制SnCl 4和氨水在聚乙二醇存在条件下的水热反应,制备了晶粒分布均匀、粒径小、分散性好又无团聚现象的SnO 2纳米微粒.刘冬等[9]创造性地把溶胶凝胶法和水热法结合起来,先用溶胶凝胶法和离心洗涤法制得纯净凝胶,再用水热法制备得到分散性能更好的SnO 2微粒.杨幼平等[10]把液相沉淀法和水热法结合在一起,以Na 2SnO 3为原料,有机试剂(正戊醇等)为分散剂,加入阴离子表面活性剂(ABS 等),以Sn(OH )4为前驱体,用水热法制备了粒度更小、分布更加均匀的SnO 2微粒,并分析了H NO 3滴加速度、有机溶剂浓度、水热反应温度对产物的影响,发现H NO 3滴加速度越快,有机溶剂浓度越高,其产物粒度越大,反应温度升高会使SnO 2微粒重结晶作用增强,从而导致SnO 2微晶结构更加完整.采用水热法的优势在于:工艺和设备简单,易于控制,无需高温灼烧处理,产物直接为晶态,无团聚,形态比较规则.不足之处在于:该方法一般只能制备氧化物粉体,关于晶核形成过程和晶体生长过程的控制影响因素等方面缺乏深入研究,目前还没有得出令人满意的解释.另外,水热法有高温高压步骤,使其对生产设备的依赖性比较强,这也影响和阻碍了水热法的发展.1.1.4 微乳液法微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液,从乳液中析出固相,这样可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内,从而可形成球形颗粒,避免颗粒之间进一步团聚.如张义华等[11]在SnCl 4溶液中滴加DBS 溶液,在快速搅拌下滴加N aOH ,再用二甲苯萃取得有机溶胶,分离、干燥即制得DBS 包覆的SnO 2纳米粒子,且粒子稳定性高,粒径分布较窄且均匀.微乳液法的优势在于:实验装置简单,能耗低,操作容易,所得纳米粒子粒径分布窄,且单分散性、界面53第1期 王志强,等:SnO 2纳米微粒的制备方法及其进展54湖州师范学院学报第30卷性和稳定性好,与其它方法相比具有粒径易于控制、适应面广等优点.1.1.5其他液相法除了上述几种常用的制备方法外,纳米SnO2微粒的制备方法还有:陈祖耀等[12]利用低温等离子体化学法,从无水SnCl4和纯氧体系中合成非晶态SnO2超微粒子粉末;段学臣等[13]采用金属醇盐烃化法制备纳米SnO2粉;等等.这些方法都制备出了粒径小、均匀度高的SnO2纳米微粒.1.2气相法气相法是指直接利用气体或者通过各种手段将物质变为气体,使之在气体状态下发生物理或化学反应,最后在冷却过程中凝聚形成纳米微粒的方法.气相法制备的纳米微粒主要具有如下特点:表面清洁,粒度整齐,粒径分布窄,粒度容易控制,颗粒分散性好.1.2.1化学气相沉淀法化学气相沉淀法是利用挥发性金属化合物的蒸发,通过化学反应生成的所需化合物在保护气体环境下快速冷凝,从而制备各类物质的纳米微粒.该方法的主要优势在于:制备的纳米微粒颗粒均匀,纯度高,粒度小,分散性好,化学反应活性高,且工艺可控和连续.如张义华等[14]采用气相沉积法,利用Y型分子筛(Si/Al=4.8)为封载主体,锡源为液相无水SnCl4, N2为载气,分子筛置于石英反应管中,净化后在特定条件下将SnCl4引入分子筛床层进行气相沉积,然后再经处理制得分子筛封装高分散的SnO2半导体纳米粒子,并对其谱学特征及结构特点进行了讨论.1.2.2电弧气化合成法电弧气化合成法是将金属锡加热至液态,然后用电弧再加热到更高温度,利用电弧气化反应产生大量的SnO2蒸气,冷却结晶为超微颗粒.如竺培显等[15]将精锡加热到500e呈液态,在井式反应炉中用电弧加温至2000e以上,发生激烈的电弧气化反应,产生大量的SnO2蒸气,经冷却,结晶为超微颗粒,用吸尘设备收集,得到含微量Sn及少量SnO的混合超微粉末,再在空气中高温(800~1000e)灼烧0.5~1小时,使之氧化为SnO2,得到高纯的超微SnO2粉末.2结语制备SnO2纳米微粒的方法很多,而且各有其优缺点,其中,溶胶凝胶法和化学气相沉淀法是很有前途的方法.溶胶凝胶法采用普通化工设备,流程简单,操作易于控制,环境污染少,产品性能好,但处理时间较长,在洗涤、过滤和干燥中易产生部分团聚.采用化学气相沉淀法制备的纳米微粒颗粒均匀,纯度高,粒度小,分散性好,化学反应活性高,且工艺可控和连续,但设备条件要求高,操作不易控制.笔者曾尝试以SnCl2#2H2O、乙醇等为原料,采用溶胶凝胶法制备出了性能较好的SnO2纳米微粒,并简要分析了浓度、热处理时间、热处理温度等因素对实验结果产生的影响,具体情况将另文讨论.SnO2纳米微粒在各个学科领域的应用都十分广泛,必然会不断涌现出更新更好的制备方法.由于尺寸的变化对材料性能影响巨大,如果在制备纳米材料时能够按照研究人员的意愿控制微粒的尺寸,就可以大大地提高材料的选择性和稳定性,因此SnO2纳米微粒制备方法发展的一个重要方向就是提高粒度的控制能力.如何利用简单易得的设备和廉价的试剂制备出性能优良的SnO2纳米微粒,扩大其应用领域,是制备SnO2纳米微粒面临的重要任务.我们相信,随着科学技术的发展,各种方法均会得到不同程度的改进,并在此基础上还会有新的方法提出.参考文献:[1]张立德,牟季美.纳米材料与纳米结构[M].北京:科学出版社,2001:1.[2]庞承新,张丽霞,谭键,等.溶胶凝胶法制备纳米二氧化锡的研究[J].广西师范学院学报(自然科学版),2006,23(9):26~29.[3]陆凡,陈诵英,彭少逸,等.SnCl 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475001,China;2.Department of Personnel,Henan U niversity,Kaifeng 475001,China)A bstract:This article introduces the current methods for the preparation of the nanometer tin dioxide,and briefly analyses their fundamentals and features.On the basis of generalization,summarization and comparison,the article points out the great potential of the method to be put into practice,and briefly introduces the developing prospect of the preparation of nanometer tin dioxide particles.Key words:tin dioxide;nanometer particles;the method of preparation;development 55第1期 王志强,等:SnO 2纳米微粒的制备方法及其进展。
优质纳米晶硅薄膜的低温制备技术及其在太阳能电池中的应用进展陈城钊
收稿日期:2008-09-11*基金项目:韩山师范学院青年科研基金资助项目(0503)作者简介:陈城钊(1975)),男,广东潮州人,讲师,硕士.第2卷 第4期材 料 研 究 与 应 用V o1.2,N o.42008年12月M A T ERIA L S RESEA RCH A ND AP PL ICAT IONDec .2008文章编号:1673-9981(2008)04-0450-05优质纳米晶硅薄膜的低温制备技术及其在太阳能电池中的应用进展*陈城钊1,邱胜桦1,刘翠青1,吴燕丹1,李 平1,余楚迎2,林璇英1,2(1.韩山师范学院物理与电子工程系,广东潮州 521041; 2.汕头大学物理系,广东汕头 515063)摘 要:纳米晶硅薄膜是集晶体硅材料和氢化非晶硅薄膜优点于一体,可望广泛应用于薄膜太阳能电池、光存储器、发光二极管和薄膜晶体管等光电器件的一种新型功能材料.本文综述低温制备优质纳米晶硅薄膜技术的研究进展及其在薄膜硅太阳能电池上的应用.关键词:纳米晶硅薄膜;太阳能电池;低温制备;进展中图分类号:T M 914.4 文献标识码:A纳米晶硅(nc -Si z H )薄膜就是硅的纳米晶粒镶嵌在a -Si z H 网络里的一种硅纳米结构.由于它具有较高的电导率(10-3~10-18-1#cm -1)、宽带隙、高光敏性、高光吸收系数等优良的光电特性而引起学术界的重视.纳米晶硅薄膜同时具备宽带隙和高电导这两种太阳能电池窗口材料所需的优良性质,现已成为研究探索的热门纳米薄膜材料[1].除用于制备薄膜太阳能电池外,在发光二极管、光存储器、隧穿二极管、薄膜晶体管以及单电子晶体管等光电器件方面也有潜在应用[2].1 低温制备纳米晶硅薄膜的技术为了制备适用于以玻璃为衬底的太阳能电池的纳米晶硅薄膜,近年来发展了低温(<450e )制膜技术.按成膜过程可分为两大类:一类是先制备非晶态材料,再固相晶化为纳米晶硅;另一类是直接在玻璃衬底上沉积纳米晶硅薄膜[2].1.1 固相晶化法固相晶化(SPC)法的特点是非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度.低造价太阳能电池的纳米晶薄膜,一般以廉价的玻璃作衬底,以硅烷气为原材料,用PECVD 法沉积a -Si B H 薄膜,然后再用热处理的方法使其转化为纳米晶硅薄膜.这种方法的优点是能制备大面积的薄膜,可进行原位掺杂,成本低,工艺简单,易于批量生产.常规的高温炉退火、金属诱导晶化、快速热退火、区域熔化再结晶等都属于固相晶化法.1.1.1 常规高温炉退火该方法是在氮气保护下把非晶硅薄膜放入炉腔内退火,使其由非晶态转变为纳米晶态[3].非晶硅晶化的驱动力是晶相相对于非晶相较低的Gibbs 自由能.固相晶化过程主要由晶核的形成及晶核长大两步完成.形核率和生长速率都受温度的影响,所以纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸受温度的影响很大.晶硅薄膜的晶粒尺寸除受温度的影响外,与初始非晶硅膜的结构状况也有密切的关系.有研究者采用/部分掺杂法0来增大晶粒尺寸,即在基底上沉积两层膜,下层进行磷掺杂,作为成核层,上层不掺杂,作为晶体生长层,退火后可获得较大的晶粒[4].1.1.2 金属诱导晶化金属诱导晶化就是在非晶硅薄膜上镀一层金属膜或在镀有金属膜的基片上再镀一层非晶硅膜,使非晶硅与金属接触,这样可大大降低非晶硅的晶化温度(300e左右就能发生晶化),缩短晶化时间.可作诱导的金属有Al,Au,Ni,Pt,T i,Cr,Pd等,不同的金属诱导晶化效果略有不同.由于Al的含量丰富、价格便宜,因此铝诱导晶化备受青睐[5].对于产生低温晶化的原因,比较一致的解释是:在a-Si B H与Al的界面处,由于Al扩散到非晶硅中,形成了间隙原子,使Si)Si共价键转变为Si) Al金属键,极大地降低了激发能.界面处的这些硅化物加速了Al和Si原子的相互扩散,导致了Al) Si混合层的形成.由A-l Si相图可知,低温下(<300 e),硅在铝中的固溶度几乎可以忽略,因此铝中的超饱和硅以核的形式在a-Si B H和Al的界面析出.这些固体沉淀物逐渐长大,最后形成了晶体硅和铝的混合物.与传统的固相晶化技术相比,该技术能大大降低退火温度,缩短退火时间,制备出较大晶粒的纳米晶硅薄膜[6].然而,有研究发现利用该技术制备的纳米晶硅薄膜会引入大量的金属原子,在很大程度上破坏了硅薄膜的电特性.这是一个不太容易解决的问题.1.1.3快速热退火快速热处理技术(RTP)是近年来发展很快的半导体工艺新技术.快速热退火属于快速热处理的范畴,是一种新的退火方式,它的热源是卤钨灯.与传统的退火炉相比,该方法有很多优点,除了用时短、耗热少、产量大、过程易控外,晶化后的纳米晶硅膜缺陷较少、内应力小.一些研究发现对非晶膜进行快速热退火时,温度的改变、时间的延长对晶粒尺寸的影响不大;但升温速率对晶粒尺寸的影响很大,升温速率较大时,硅晶粒较小,升温速率较小时,硅晶粒较大[7].1.1.4区域熔化再结晶区域熔化再结晶是将一束很窄的能量源在硅薄膜的表面移动使硅薄膜材料的不同区域依次熔化而结晶.比较成熟和用得较普遍的是激光加热,即激光晶化法.该晶化技术的特点是可以采用不同类型的激光在很短的时间内将非晶硅材料加热到很高的温度使其熔化然后结晶,由于熔化结晶的时间很短,因此衬底的温度不太高,从而能够使用廉价的玻璃作为衬底.准分子激光由于其脉冲时间极短(10~30 ns),且波长处于超紫外范围,因而是在玻璃衬底上制备硅薄膜材料理想的能量束.在硅薄膜上所照射的激光束频率、受光次数以及激光能量密度等都会影响非晶硅薄膜的结晶状况.另外,激光束的形状和扫描方向也会影响晶化过程中晶粒的生长方向[8-9].该技术的缺点是设备昂贵、工艺的重复性较差、难以实现大面积制备等.1.2直接沉积纳米晶硅薄膜采用固相晶化法制备纳米晶硅薄膜,由于需先沉积非晶硅薄膜,再转化为纳米晶硅薄膜,所需时间较长.如果沉积非晶硅薄膜和热处理不在同一系统中,则在转移非晶硅薄膜的过程中,容易造成薄膜的氧化,生成SiO2,或引入其它杂质,对薄膜的性能产生不良的影响.近几年来,许多科研工作者都在探索不经退火,直接在同一系统中制备纳米晶硅薄膜的新技术,这些技术包括:热丝化学气相沉积(H WCVD),高压rf-PECVD和采用新气源等.1.2.1热丝化学气相沉积法当硅烷或其它源气体通过装在衬底附近、温度高达2000e的钨丝时,源气体的分子键发生断裂,形成各种中性基团,在衬底上沉积成纳米晶硅薄膜.沉积时衬底的温度约175~400e,可用廉价的玻璃作衬底[10].用H WCV D法制备的纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸约0.3~ 1.0L m,具有柱状结构,择优取向于(110)晶面,可应用于光伏打器件.由于钨丝的温度很高,对部分设备的耐热要求较高.而且晶粒尺寸较小,不适宜大面积均匀薄膜的制备,所以应用范围受到较大限制.1.2.2高压高氢稀释硅烷PECVD法最近,我们用常规的13.56M H z的rf-PECVD 系统,采用较高的反应气压,匹配比较高的激励功率.以0.7nm/s制备出优质的氢化纳米晶硅薄膜[11].薄膜的晶化率约60%,平均晶粒尺寸约6.0 nm,暗电导率为10-3~10-48-1#cm-1,薄膜的SEM图如图1所示.在本实验室的条件下,制备纳米晶硅薄膜时有以下结论:(1)射频功率太小薄膜中没有晶态成分.在其他条件不变的情况下,功率太大晶化率反而下降.在一定的射频功率范围内,薄膜中的晶态成分随功率增大而增加.(2)在一定的温度范围内,薄膜中的晶态成分随温度的升高而增加,晶粒随温度的升高而增大.(3)随着H2稀释度R H= H2/(SiH4+H2)的增加,薄膜晶化率变大,生长速率变小.结合Raman和FT IR谱,认为在高氢条件下,氢的作用在于通过刻蚀反应表面弱的Si-Si#451#第2卷第4期陈城钊,等:优质纳米晶硅薄膜的低温制备技术及其在太阳能电池中的应用进展键,形成牢固的Si-Si 键,从而调整nc -Si z H 薄膜的微观结构及其键合特征.(4)反应气压在一定程度上能提高薄膜的晶化率和沉积速率,但太高的压强所造成的反应离子对薄膜表面的轰击反而会降低晶化率和沉积速率.图1 纳米晶硅薄膜的表面形貌(a)三维原子力显微镜(AF M )图;(b)表面SEM 图1.2.3 采用新原材料的PECVD 技术有人把研究方向转向寻找适合PECV D 低温生长的新材料组合,试图采用PECVD 直接沉积纳米晶硅薄膜.目前,普遍采用卤硅化合物(如SiF 4或SiCl 4)来代替硅烷气体.还有用混合气体(SiCl 4/H 2)作为源气体,使直接沉积纳米晶硅薄膜的衬底最低温度下降到200e ,所获得的纳米晶硅薄膜具有择优取向[12-14].但SiCl 4气体有强烈的腐蚀性,在沉积过程中形成的H Cl 对仪器有较大的腐蚀性,对系统的防腐性要求高,提高了生产成本.2 纳米晶硅薄膜太阳能电池在太阳能利用方面,太阳光伏电池是近年来发展最快、最具活力的研究领域.目前,虽然晶体硅太阳能电池仍处于主导地位,但它的高温扩散工艺限制了其生产效率的提高和产品成本的进一步降低,难以普及.1976年,非晶硅薄膜太阳能电池问世以来逐渐显示出其强大的生命力,但其稳定性和光电转换效率却比不上单晶硅,由于它具有亚稳态结构,长时间发光后会出现明显的不稳定性(称为S -W 效应).纳米晶硅薄膜太阳能电池基本上克服了S -W 效应,制备纳米晶硅薄膜时无须高温扩散,与现代半导体工业技术相匹配可以降低成本,从而激发了国内外对纳米硅薄膜的研究兴趣.Sukti H azra 等人首次用纳米硅薄膜作为太阳能电池的本征层,做成了本征型纳米硅p --i n 单结太阳电池[15].电池结构为glass/T CO/a -Si z H /nc -Si z H /Back co ntact/Al(图2).实验结果表明,所制作的太阳能电池在长时间光照条件下具有优良的稳定性,而且开路电压也比较高,达到了0.93V.胡志华等人运用美国宾州大学开发的AM PS 程序模拟分析并计算了n 型纳米硅(n +-nc -Si z H )/p 型晶体硅(p -c -Si)异质结太阳能电池的光伏特性[16].此结构电池是用纳米硅薄膜作为太阳电池窗口层的.运用AM PS 程序计算出这种电池在理想情况下的理论极限效率G max =31.17%.这个高效率主要由于宽带隙窗口层的引入,引入宽带隙窗口层提高了光子的吸收效率,从而提高了电池的开路电压和填充因子.中国科学院研究生院物理科学学院张群芳等人采用H WCVD,系统地研究了纳米晶硅层的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc -Si z H /c -Si 异质结太阳能电池性能的影响,通过优化工艺参数,在p 型晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n -nc -Si B H /-i nc -Si B H /p -c -Si 异质结电池[17].#452#材 料 研 究 与 应 用2008图2纳米晶硅/非晶硅薄膜叠层电池结构及其光谱响应谱线另外,胡志华等人还制备出了纳米非晶硅太阳能电池,此电池是g lass/ITO/p-a-SiC:H/-i na-Si z H/n-nc-Si z H/A l结构的p--i n太阳能电池[18],同样也是利用纳米晶硅薄膜的高电导性和高光敏性,电池的开路电压高达0.94V,同时还能保证72%以上的填充因子,光电转换效率达到8.35%.开路电压和填充因子都高于Sukti H azra等人的报道.中国科学院半导体研究所的郝会颖用这种含有少量纳米晶相的相变域硅薄膜作为本征层制备了太阳能电池[19].其结构为glass/SnO2/p-a-SiC:H/-i a-Si z H/ n-a-Si z H/A l.初始时电池的开路电压V oc=0.912 V,填充因子F F=0.690,短路电流密度J sc=15.894 mA/cm2,光电转换效率为10.008%.在AM 1.5 (100mW/cm2)的光强下曝光820min后,开路电压升高了5.2%,而光电转换效率仅衰减了2.9%,显示出优良的光电性质和稳定性.3结语固相晶化需要高温退火过程,激光晶化和热丝化学气相沉积等方法不适合大面积均匀成膜,这些方法均不适用于大规模工业化生产.射频等离子体化学气相沉积因其在制备大面积、高均匀度的薄膜方面具有工艺简单、成熟及成本低廉的优势,已成为重要的半导体薄膜沉积技术,目前已有完整的沉积非晶硅薄膜的工业化生产线.低温条件下在同一系统中直接在衬底上高速沉积光电性能优良的纳米晶硅薄膜是一种产业化前景较好的方法.目前,纳米硅太阳能电池的转换效率还不到10%,应通过优化设计纳米硅太阳能电池的结构,精确控制工艺参数,使其转换效率接近理论极限.如何提高纳米硅薄膜太阳能电池的光电转换效率、大幅度降低生产成本,使其进入民用,是研究热点之一.参考文献:[1]ECO FF EY S,BO U V ET D,IO N ESCU A,et al.Lo w-pressur e chemical v apo ur depo sitio n of nano g r ain poly-silico n ult ra-thin films[J].Nanotechno lo gy,2002,13: 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中空纳米材料的制备
中空纳米材料的制备中空纳米材料是一种具有重要应用价值的新型材料，具有高比表面积、可控制备尺寸、优异的催化性能等特点，广泛用于催化、传感、药物输送等领域。
本文将从材料制备的角度，对中空纳米材料的制备过程进行阐述。
一、溶胶凝胶法制备中空纳米颗粒溶胶凝胶法是一种常用的制备中空纳米颗粒的方法，它以化学反应为主要过程，实现了纳米级孔径的制备。
该方法需要多个步骤，比较繁琐。
具体步骤如下：1. 制备溶胶：将乙醇、正丁醇和氯化钛等物质混合，通过搅拌和磁力加热等手段，制备出均匀的溶胶。
2. 制备凝胶：将溶胶转移到密闭反应器中，在室温下静置数小时，形成凝胶。
3. 焙烧：将凝胶在高温氧气氛下进行热处理，使凝胶变得致密。
4. 溶解：在酸性溶液中溶解焙烧后的凝胶，溶解后得到中空纳米颗粒。
二、模板法制备中空纳米纤维模板法是一种利用模板制备特殊形态纳米材料的方法，可以通过改变模板的形态、大小和表面性质等因素来调控制备出的中空纳米材料的形状和性能。
该方法的制备步骤如下：1. 制备模板：将有机高分子材料，如聚乙烯醇等，溶于合适的溶剂中，通过自组装、电纺丝等手段制备成目标形状的模板。
2. 包覆：将纳米材料沉积在模板表面，形成一层包覆层。
3. 焙烧：将包覆在模板表面的材料在高温氧气氛下进行热处理，使其致密化。
4. 溶解：在合适的溶解剂中将模板溶解，得到纳米材料中空纤维。
三、反相微乳液法制备中空纳米颗粒反相微乳液法是一种通过微乳液的形式制备纳米材料的方法，其具有溶剂节约、反应条件温和等优点。
该方法的制备步骤如下：1. 制备微乳液：在合适的表面活性剂和溶剂体系中，加入反相微乳液剂和特定的反嵌剂，制备出合适的微乳液。
2. 加入嵌段聚合物：在微乳液中加入嵌段聚合物，形成胶束。
3. 加入功能单体：在胶束中加入含有功能基团的单体，使其发生聚合反应。
4. 溶解：通过玻璃化转移、浸泡法等手段将胶束中的微乳液溶解，得到中空纳米颗粒。
总结：以上三种方法分别是溶胶凝胶法、模板法和反相微乳液法。
SnSTiO2(Nb2O5)纳米复合材料制备及光电性能研究的开题报告
SnSTiO2(Nb2O5)纳米复合材料制备及光电性能研究的开题报告1. 研究背景近年来，纳米复合材料在光电领域中得到了广泛应用。
SnO2和TiO2是一些典型的半导体材料，具有优异的光电性能，然而它们的光催化活性很低。
因此在制备这些材料时，加入适量的掺杂剂或纳米材料可以提高它们的光催化活性。
Nb2O5掺杂剂是一种特别有效的材料，在纳米复合材料中被广泛应用。
本研究旨在制备SnO2/TiO2和SnO2(Nb2O5)/TiO2(Nb2O5)纳米复合材料，并研究它们的光电性能。
2. 研究内容本研究将分为以下几个方面：(1) 合成和表征SnO2/TiO2和SnO2(Nb2O5)/TiO2(Nb2O5)纳米复合材料。
采用溶胶-凝胶法合成，控制反应条件和材料浓度，调节复合材料结构和性能。
(2) 研究纳米复合材料的光电性能。
通过紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱和光致发光等技术研究复合材料的吸收和发射特性。
同时还将研究复合材料的电化学性能和光催化活性。
(3) 探究掺杂量和复合材料结构对光电性能的影响。
通过调节铌氧化物的掺杂量和调节复合材料结构，研究它们对光电性能的影响。
3. 预期成果本研究将得到以下预期成果：(1) 成功制备出SnO2/TiO2和SnO2(Nb2O5)/TiO2(Nb2O5)纳米复合材料。
(2) 研究和分析复合材料的光电性质，包括吸收和发射特性、电化学性能和光催化活性。
(3) 探究掺杂剂的掺杂量和复合材料结构对光电性能的影响。
4. 研究意义本研究的意义在于：(1) 制备出具有良好光电性质的纳米复合材料，为其在环境污染治理和光电器件制备等领域的应用提供了新的选择。
(2) 探究掺杂量和复合材料结构对光电性能的影响，为材料设计和合成提供了参考。
(3) 通过本研究，可以进一步深入了解纳米复合材料的光电性质，推动光电材料的发展。
SnO2纳米粉的制备方法及其应用
１ Ｓ ０ 纳米 粉 的应 用 ｎ２ 温 度 与超 微 粒 子 粉 末粒 度 的 关 系。 结果 表 明 ， 均 粒 度 随着 后 处理 温 平 纳 米 Ｓ Ｏ 在 工 业 领 域 有 广 泛 的 应 用 ， 由于 具 备 超 微 粒 子 和 度 的 增加 而 增 加 ， ｎ 当后 处理 温 度低 于 ２ ０Ｃ时 ， 均 粒径 为 ３ ｎ ５￣ 平 ５ ｍ。 Ｓ ０， ｎ 本身 表面结构 和物理性 能 ， 功能陶 瓷、 阳能 电池 、 晶显 在 太 液 ２１ 溅 射 法 。此 方 法 的原 理 为 ： ．． ３ 用两 块 金 属 板 分别 作 为 阴 极 和 示 探 测 器 、 学 玻 璃 、 机 合 成 催 化 剂 、 电机 壳 、 息 材 料 和 敏 阳极 ， 光 光 有 导 信 阴极 为蒸 发 用材 料 ， 两 电极 间 充入 Ａｒ ４ — ５ Ｐ ）两 极 间 在 气（０ ２ ０ ａ， 感 材 料 等 方面 获 得 了越 来越 广 泛 的 应 用 。 例 如 用 Ｓ Ｏ 纳 米 粉 制 成 施 加 的 电压 范 围 为 ０３ １５ Ｖ， ｎ ．— ．ｋ 由于 两 电极 间 的辉 光 放 电使 Ａ 气 形 ｒ 的 气 敏 元 件 ， 感 层 密 实 ， 度 好 ， 而 弥 补 了 用 常 规 Ｓ ０ 粉 料 作 成 Ａ 离 子 ， 电场 作 用 下 Ａｒ 子 冲 击 阳 极 靶材 表 面 ， 靶 材原 子 从 敏 强 从 ｎ ｒ 在 离 使 元 件 时 因不 掺 杂 而 敏 感 层 强 度 差 的 缺 点 。 为 此 对 纳 米 Ｓ Ｏ２ 料 的 其 表 面 蒸 发 出来 形 成 超 微 粒 子 ， ｎ 材 并在 附着 面 上 沉 积 下 来 。 子 的 大 小 离 研 究 引起 了许 多 学 者 的 兴 趣 。据 云 南 锡业 公 司 有 关市 场 调 查 统 计 资 及 尺 寸 分布 主 要 取 决 于 两 极 间 的 电压 、 电流 、 体 压 力 。 靶 材 的 表 面 气
纳米SnO2／TiO2／MMT制备及其光催化性能
Ｓ Ｆ ｍｅｈ ｄ ｈ ｄ ｓ ｌ ａｔ ｌ ｓ ｅ ｏ ｄ ｄｓ ｅｓ ｉｙ ａ ｄ ｈｇ ｃｉｔ．Ｓ Ｏ ｌ０Ｊ ＣＤ ｔｏ ａ ｍａ ｐ ｒｃｅ ｉ ，ｇ ｏ ｉ ｒｉ ｌ ｎ ｉｈ ａ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｐ ｂｉ ｔ ｖ ｙ ｎ ］－ ２ ｉ ＭＭＴ （ ｎｍｏｉ ｎ ｅ ｍｏ ｔ ｒｌ ｉ ） ｌ ｔ ｏ
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ｆ 北京服 装学院材料科 学与 工程 学院， 北京 市服装材料研发与评价重点实验室， 北京 １０ ２ ） ０ ０９
摘 要 ： 比较不 同制备方 法制得的复合催化剂， 临界 干燥法制备的光催化剂 具有 粒径小， 散性好， 由超 分 光催化 活性高等特点 ． 以 ＴＣ 为原料， ｉ１ 采用溶胶 凝胶 法结合超临界流体干燥 法（Ｃ Ｄ￥备了纳米级 ＳＯ ＴＯ／ Ｍ （ Ｓ Ｆ ）Ｕ ｎ ￣ ｉ２ Ｔ蒙脱土） Ｍ 复合光催化剂． 采用 Ｘ Ｄ和 Ｔ Ｍ Ｒ Ｅ 对样 品进 行了表征． 结果表明 ：Ｏ 以锐钛矿型 形式存在， Ｔ ｉ 催化剂 粒径在 １— Ｏ ｍ以活性红 Ｘ ３ ３ ２ ． ｎ 一Ｂ溶液 、 活性橙 Ｋ Ｎ — Ｇ和活性紫 Ｘ ２ 一Ｒ 为反应模型， 对所得催Ｙ Ｕ ｄｉ 的催化活性进行了评价， 降解率分别 达到 ９ ． ９． 和 ９ ． 催化剂循环利用日仍 具有较 高的催化 活性 ． ９ ％、９ ％ ９ ６ ９ ％， ５ 寸 关键 词 ： 超 临界干 燥；染料；光催化降解；ＴＯ；ＳＯ ｉ： ｎ ：
模板法制备纳米材料
法，具有以下几方面的 优 势［２８］：（１）液 晶 界 面 为 刚 性 界 面，层 与层之间为纳米 级 空 间 可 控 制 生 成 粒 子 的 粒 径；（２）液 晶 相 较大的黏度有利 于 合 成 单 分 散 性 的 粒 子；（３）液 晶 相 随 表 面 活性剂浓度易调 节 为 不 同 的 形 状；（４）液 晶 模 板 在 合 成 过 程 中相 当 稳 定，在 一 定 温 度 下 灼 烧 即 可 除 去。Ｌｕｙａｎ Ｗａｎｇ 等 使 ［２９］ 用六角或 者 片 状 Ｐ１２３（ＥＯ２０ＰＯ７０ＥＯ２０）液 晶 相 为 模 板 合成了 单 晶 Ａｕ 纳 米 盘。Ｓｅｊｉｎ Ｐａｒｋ 等 利 ［３０］ 用 ＴＸ－１００ 的 六 角溶 致 液 晶 为 模 板 合 成 了 三 维 纳 米 孔 Ｐｔ薄 膜。Ｙａｎ Ｚｈｕ 等 使 ［３１］ 用聚氧乙 烯 山 梨 醇 单 棕 榈 酸 酯 （Ｔｗｅｅｎ４０）和 樟 脑 磺 酸（ＣＳＡ）为混合溶致液晶模板合成了 Ｍ－Ｂ 纳米管和纳米线。 Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｋｉｊｉｍａ 等［３２］ 使 用 聚 氧 乙 烯 山 梨 醇 单 油 酸 酯 （Ｔｗｅｅｎ８０）和／无 Ｃ１２ＥＯ９ 的 溶 致 液 晶 为 模 板 合 成 了 纳 米 孔 结构的单晶 Ｐｔ纳米片。Ｙ．Ｆ．Ｙｕａｎ等 使 ［３３］ 用聚氧乙烯十六 烷基醚（Ｂｅｉｊ５６）液晶为模板合成了介孔纳米墙 Ｃｏ３Ｏ４ 薄膜。 ２．３ 有 机 小 分 子 化 合 物
模 板 法 制 备 纳 米 材 料／李 静 等
·５·
模板法制备纳米材料＊
李 静 ，李 利 军 ，高 艳 芳 ，刘 进 荣
（内蒙古工业大学化工学院，呼和浩特 ０１００５１）
摘要 模板法是合成纳米复合材料的一种非常重要的技术，利用其空间限域作用和结构导向 作 用 可 对 合 成 材 料的尺寸、形貌、结构和排列等进行有效的调制。主要从生物材料模板、有机化合物模板和无机 化 合 物 模 板 ３ 方 面 综 述 了 近 年 来 模 板 法 制 备 纳 米 材 料 的 研 究 进 展 ，展 示 出 模 板 法 所 具 有 的 广 阔 应 用 前 景 。
基于柠檬酸钠掺杂SnO2的钙钛矿太阳能电池
将较稳定的金属氧化物作为电子传输层材料[6]㊂目前,大部分高效率乃至创纪录的PSCs 都是基于SnO 2(Tin Dioxide)传输层制备的㊂旋涂稀释的商业SnO 2水分散溶液后进行退火,可成功地形成致密均匀的SnO 2膜[7⁃9]㊂然而,这种SnO 2纳米晶体分散在水溶液并不稳定,由于范德华相互作用,SnO 2纳米颗粒容易发生团聚,制备得到的SnO 2薄膜的电学和表面性能也会受到影响[10]㊂对SnO 2传输层进行掺杂是一种有效改善薄膜性能的策略,掺杂材料是多样的,包括有机无机盐,有机小分子材料和有机聚合物等[11⁃13]㊂基于上述,笔者利用一种小分子螯合剂柠檬酸钠(SC:Sodium Citrate)对SnO 2传输层进行掺杂,以提高器件的性能㊂SC 是一种常见的螯合剂,3个羧酸基团可以与Sn 4+发生螯合作用,以稳定SnO 2水分散液,Na +可以提升SnO 2的导电性㊂SnO 2薄膜的粗糙度降低,浸润性增强,生长在SnO 2薄膜上的钙钛矿具有更大的晶粒尺寸和更好的结晶度㊂对器件进行一系列测试后发现,SC 的掺杂减少了器件中缺陷密度,抑制了载流子的复合,使电荷传输变得更加高效㊂PSCs 获得了21.53%的效率和良好的稳定性,与未掺杂SC 的器件相比有明显的提升㊂1 器件的制备流程与实验表征1.1 实验材料和器件结构该实验制备的PSCs 具有正型器件结构㊂阴极选用ITO(Indium Tin Oxide)导电玻璃,电子传输层为SnO 2㊂钙钛矿层的组成成分为FA 1-x MA x PbI 3,空穴传输层是经典的小分子材料Spiro⁃OMeTAD㊂阳极选用金属材料Au㊂在器件制备过程中将SC 掺杂到SnO 2中㊂最终的电池结构为ITO /SnO 2+SC /FA 1-x MA x PbI 3/Spiro⁃OMeTAD /Au㊂图1是本实验适用器件的结构和SC 的化学结构㊂图1 器件结构与SC 的化学结构Fig.1 Device structure and chemical structure of SC 1.2 器件制备流程1.2.1 ITO 基片处理首先将ITO 基片置于去离子水中超声处理10min,然后依次置于丙酮和异丙醇采用相同的方法处理,然后用氮气气流进行干燥,在制备SnO 2传输层前需要紫外臭氧处理30min㊂1.2.2SnO 2电子传输层制备SnO 2前驱液是将SnO 2纳米晶的水分散液和去离子水以1∶4体积比混合得到的,用移液枪吸取50μL 的SnO 2前驱液均匀地滴加在ITO 基底上,以3000r /min(Round Per Minute)的转速旋涂30s㊂在150℃下退火30min 以获得SnO 2电子传输层,自然冷却至室温㊂对掺杂了SC 的SnO 2电子传输层,将0.5㊁1和1.5mg 的SC 溶解在1mL 纯的SnO 2前驱体溶液中,然后以转速3000r /min 和时间30s 的参数进行旋涂,在150℃下退火30min 获得SC 掺杂的SnO 2电子传输层㊂1.2.3 钙钛矿层制备钙钛矿层通过两步法制备㊂首先,在1mL DMF (N,N⁃Dimethylformamide )和DMSO (Dimethyl Sulfoxide)(体积比V DMF ∶V DMSO =9∶1)的混合溶剂中将1.5mM 的PbI 2溶解,然后用移液枪吸取50μL 的PbI 2前驱体溶液均匀地滴加在SnO 2上㊂在2000r /min 的转速下旋涂30s,然后在70℃下退火1min㊂338第5期纪永成,等:基于柠檬酸钠掺杂SnO 2的钙钛矿太阳能电池438吉林大学学报(信息科学版)第41卷将100μL有机混合物的异丙醇溶液(FAI∶MAI∶MACl=90mg∶6.39mg∶9mg溶解在1mL异丙醇中)动态滴加在PbI2上,转速参数设置为2000r/min,时间参数设置为30s㊂之后将其转移到30%~40%RH(Relative Humidity)的条件下150℃退火15min,形成FA1-x MA x PbI3钙钛矿膜㊂1.2.4 Spiro⁃OMeTAD空穴传输层制备在400μL氯苯中溶解28.9mg Spiro⁃OMeTAD粉末直至澄清,然后加入7μL的LiTFSI(Bis (trifluoromethane)sulfonamide lithium salt)溶液(520mg/mL溶解于乙腈)和11.5μL的TBP(4⁃Tert⁃Butylpyridine),继续搅拌15h㊂在钙钛矿层上滴加30μL Spiro⁃OMeTAD溶液,转速参数设置为4000r/min,时间参数设置为30s,从而获得Spiro⁃OMeTAD空穴传输层㊂1.2.5 Au电极制备将样品放入真空沉积系统中,在真空度低于1.0×10-3Pa的条件下在空穴传输层之上沉积80nm厚的Au,完成器件制备㊂1.3 实验表征利用Shimadzu XRD⁃6000得到了钙钛矿膜的X射线衍射(XRD:X⁃Ray Diffraction)谱㊂在模拟太阳光和黑暗环境下,分别利用Keithley2601源表测量PSCs和电子器件的电流密度⁃电压(J⁃V:Current Density⁃Voltage)和电流⁃电压(I⁃V:Current⁃Voltage)曲线㊂利用ICON⁃PT仪器测量了SnO2膜的原子力显微镜(AFM:Atomic Force Microscope)图像㊂使用FTA200型动态接触角分析仪测量了PbI2前驱体溶液在SnO2薄膜上的接触角㊂通过JEOL JSM⁃7500场发射扫描电镜测得钙钛矿膜表面的扫描电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscopy)图像㊂通过荧光分光光度计和IHR320荧光瞬态光谱测试系统得到钙钛矿膜的光致发光(PL:Photoluminescence)光谱和时间分辨光致发光(TRPL:Time⁃Resolved Photo Luminescence)谱㊂使用Crowntech QTest Station1000ce测量了器件的入射光子⁃电子转换效率(IPCE: Incident Photon⁃electron Conversion Efficiency)光谱㊂利用UV⁃1700进行吸收光谱测试㊂2 实验结果与分析笔者利用AFM和电导率测试对SnO2薄膜的表面和电学性能进行了分析,如图2所示㊂首先,利用AFM对纯SnO2和SC掺杂的SnO2薄膜进行测量,以分析SC掺杂对薄膜表面形貌和粗糙度的影响㊂如图2a和图2b所示,ITO基底上的两种SnO2薄膜都是致密生长的,纯SnO2薄膜显示了2.29nm的均方根(RMS:Root⁃Mean⁃Square)粗糙度,SC的掺杂使薄膜的粗糙度下降到了2.10nm,这是由于SC和Sn4+的螯合作用稳定了SnO2纳米颗粒在水溶液中的均匀分散性,改善了薄膜形貌,这有利于和钙钛矿形成更好的接触[13⁃14]㊂然后测量了2种SnO2薄膜的导电性,图2c是2种电子器件的I⁃V曲线㊂根据公式I=σ0(A/d)V(σ0代表SnO2薄膜的电导率,A代表SnO2薄膜的有效面积,d代表SnO2薄膜的有效厚度)计算得到纯SnO2薄膜的电导率为3.00×10-3ms/cm,而引入SC后增长为3.75×10-3ms/cm[15],这是由于SC中的Na+对SnO2的掺杂提升了薄膜的电导率,使电荷的传输变得更加有效㊂图2 纯SnO2和SC掺杂的SnO2薄膜的AFM图像和电导率测试Fig.2 AFM images and conductivity test of pure SnO2and SC⁃doped SnO2films钙钛矿的生长结晶依赖于基底的表面特性,因此测量了PbI 2前驱体溶液在两种SnO 2薄膜上的接触角,如图3所示㊂PbI 2前驱体溶液在纯SnO 2薄膜上的接触角为38.81°,在引入SC 后,接触角减小到了28.53°㊂这说明SC 的掺杂改善了SnO 2薄膜的表面浸润性,有利于钙钛矿更好地生长结晶㊂图3 PbI 2前驱体溶液在SnO 2薄膜上的接触角Fig.3 Contact angle of PbI 2precursor solution on SnO 2films对生长在这2种SnO 2上的钙钛矿膜的特性进行了测量,如图4所示㊂图4a 和图4b 是钙钛矿膜的表面SEM 图像,生长在这2种SnO 2上的钙钛矿膜致密且均匀,没有明显的针孔㊂与生长在纯SnO 2上的钙钛矿相比,生长在SC 掺杂SnO 2上的钙钛矿具有更大的晶粒尺寸,有利于减少晶界缺陷㊂图4c 是钙钛矿膜的XRD 谱,2种钙钛矿膜都显示出α相钙钛矿的3个特征峰,分别是13.92°的(001)晶面峰㊁24.30°的(111)晶面峰㊁28.06°的(002)晶面峰以及12.62°的PbI 2峰[16⁃17]㊂可以发现,生长在SC 掺杂SnO 2上的钙钛矿膜具有更高的(001)晶面峰强度和更低的PbI 2/(001)峰强度比,这表明两步法制备过程中,PbI 2和有机卤化物更好地反应转化为钙钛矿㊂图4d 是钙钛矿膜的吸收光谱,在550~650nm 范围内,生长在SC 掺杂SnO 2上的钙钛矿膜具有更高的吸光度,这表明其可以更好地进行光吸收㊂上述测试结果表明,SC 的掺杂改善了SnO 2薄膜的特性,进而影响了钙钛矿膜的结晶过程,改善了钙钛矿膜的结晶质量㊂图4 钙钛矿膜的SEM 图像㊁XRD 谱和吸收光谱Fig.4 SEM images ,XRD spectra and absorption spectra of perovskite films 利用PL 和TRPL 可以更直接地分析样品中的电荷输运和复合情况,如图5所示㊂图5a 表明,2种钙钛矿膜的发射峰都出现在804nm 处㊂在SnO 2中掺杂SC 后,钙钛矿膜的PL 峰的强度发生了很强的538第5期纪永成,等:基于柠檬酸钠掺杂SnO 2的钙钛矿太阳能电池淬灭㊂钙钛矿膜是在SnO 2上制备的,PL 的淬灭说明SC 掺杂使电荷从钙钛矿向ITO 的输运速度加快㊂图5b 的TRPL 测试可以得出同样的结论,生长在SC 掺杂SnO 2上的钙钛矿膜表现出更快的PL 强度衰减,这是因为电荷传输加快,减少电荷积累,可以预料这将提升PSCs 的开路电压(V oc :Open⁃Circuit Voltage)和填充因子(FF:FillFactor)㊂图5 钙钛矿膜的PL 和TRPL 光谱Fig.5 PL and TRPL spectra of perovskite films 在对SnO 2和钙钛矿薄膜的特性进行测量后,笔者制备了相应的器件并测量了它们的光伏性能㊂图6a 和表1给出了基于不同浓度的SC 掺杂器件的J⁃V 特性曲线和关键参数㊂基于纯SnO 2制备的器件的V oc 为1.104V,短路电流密度(Short⁃Circuit Current Density,J sc )为24.02mA /cm 2,FF 为75.74%,功率转换效率(PCE:Power Conversion Efficiency)为20.08%㊂使用SC 对SnO 2进行掺杂后,器件的效率逐渐提升㊂当SC 的掺杂浓度为1.0mg /mL 时,器件获得了21.53%的最佳PCE,V oc 增长到了1.135V,J sc 略有提升,达到了24.25mA /cm 2,FF 增长为78.23%㊂器件在反向扫描和正向扫描下的迟滞现象如图6b 和表2所示㊂图6 器件的J⁃V 曲线㊁IPCE 光谱和PCE 分布Fig.6 J⁃V curves ,IPCE spectra and PCE distribution of devices 基于纯SnO 2的器件具有更明显迟滞㊂在反向扫描下的PCE 为20.08%,正向扫描下的PCE 为19.07%㊂而优化后的器件在反向扫描下的PCE 为21.53%,正向扫描下的PCE 为21.17%㊂迟滞因子(HI:Hysteresis Index)是对器件的迟滞效应进行量化的一个指标,公式为h HI =(p PCE 反向–p PCE 正向)/638吉林大学学报(信息科学版)第41卷p PCE 反向[18]㊂计算结果表明,掺杂SC 后,器件的HI 从5.03%下降到1.67%㊂器件效率的提升和迟滞的减小得益于器件中减少的缺陷和高效的电荷传输㊂图6c 给出了器件的IPCE 光谱㊂SC 掺杂SnO 2后,器件的IPCE 值在350~750nm 的波长范围内有明显提升,这与器件的J⁃V 曲线测试结果一致㊂2种器件由IPCE 曲线积分得到的电流分别为23.04和23.47mA /cm 2,低于J⁃V 曲线中的J sc ㊂这可能是由器件的迟滞和偏置效应导致[19⁃20]㊂图6d 是器件的PCE 分布㊂每种条件下选取10个独立的器件㊂与基于纯SnO 2的器件相比,基于SC 掺杂SnO 2的器件具有更高的PCE,且相应的分布最窄㊂这证实了使用这种策略法制备高性能PSCs的可靠性㊂表1 不同掺杂浓度下的器件的关键参数Tab.1 Key parameters of the devices with different doping concentrations浓度(mg㊃mL -1)V oc /V J sc /(mA㊃cm -2)FF /%PCE /%0 1.10424.0275.7420.080.5 1.12224.1577.0120.871.0 1.13524.2578.2321.531.5 1.12824.1077.8121.15表2 反向和正向扫描下器件的关键参数Tab.2 Key parameters of the devices under reverse and forward scanning 器件扫描方向V oc /V J sc /(mA㊃cm -2)FF /%PCE /%SnO 2反向 1.10424.0275.7420.08正向 1.08323.8473.8519.07SnO 2+SC 反向 1.13524.2578.2321.53正向 1.13424.1677.7821.17 笔者测量了器件的稳态PCE 输出和暗态J⁃V 曲线,结果如图7所示㊂图8为器件的稳定性测试结果㊂图7 器件的稳态PCE 输出和暗态J⁃V 曲线Fig.7 Stabilized PCEs and dark J⁃V curves of devices 图8 器件的稳定性测试Fig.8 Stability test of devices 从图7a 中可看出,基于纯SnO 2的器件的稳态PCE 输出为18.94%,经过SC 掺杂后,器件的稳态PCE 输出为21.02%㊂此外,基于SC 掺杂SnO 2的器件可以在更短的时间内达到稳定的输出,这是因为器件中的缺陷密度降低,电荷积累减少㊂图7b 是在黑暗环境中测量得到的器件的J⁃V 曲线,经SC 掺杂后,器件的暗电流密度显著降低,说明SC 掺杂有效地抑制了器件中的电流泄漏㊂这种有害的电流泄露主要是器件中有害杂质和缺陷引起的电荷复合导致的[21]㊂738第5期纪永成,等:基于柠檬酸钠掺杂SnO 2的钙钛矿太阳能电池838吉林大学学报(信息科学版)第41卷上述测试结果表明,SC掺杂减少了器件中的缺陷,因此器件的电荷传输得到改善,载流子复合引起的V oc和FF损失减少,PSCs的光伏性能得到了提高㊂最后,测量了器件的稳定性,结果如图8所示㊂将未封装的器件在黑暗和相对湿度为10%~20%的空气环境中放置240h后,基于纯SnO2的器件损失了20%的初始效率,而基于SC掺杂SnO2的器件可以保留93%的初始PCE,稳定性获得了显著的提升㊂3 结 语笔者利用SC对正型PSCs的SnO2传输层进行掺杂,提升了SnO2薄膜的电学和表面性能,进而获得了高质量的钙钛矿薄膜㊂在此基础上,制备了结构为ITO/SnO2+SC/FA1-x MA x PbI3/Spiro⁃OMeTAD/Au的PSCs㊂在最优的SC掺杂浓度1.0mg/mL下,器件的V oc,J sc和FF从1.104V,24.02mA/cm2和75.74%提升到了1.135V,24.25mA/cm2和78.23%,从而产生了21.53%的PCE㊂除了效率有明显提升以外,器件的稳定性也有显著增强㊂器件效率和稳定性的提升归因于器件中缺陷的减少和电荷传输的加速,这也通过相应的表征得到了证明㊂研究表明,利用SC掺杂SnO2是一种简单有效的提升PSCs性能的策略㊂参考文献:[1]GREEN M A,HO⁃BAILLIE A,SNAITH H J.The Emergence of Perovskite Solar Cells[J].Nature Photonics,2014,8(7): 506⁃514.[2]WEI H,FANG Y,MULLIGAN P,et al.Sensitive X⁃Ray Detectors Made of Methylammonium Lead Tribromide Perovskite Single Crystals[J].Nature Photonics,2016,10(5):333⁃339.[3]KIM Y C,KIM K H,SON D⁃Y,et al.Printable Organometallic Perovskite Enables Large⁃Area,Low⁃Dose X⁃Ray Imaging [J].Nature,2017,550(7674):87⁃91.[4]LIU Y,ZHANG Y,YANG Z,et al.Thinness⁃and Shape⁃Controlled Growth for Ultrathin Single⁃Crystalline Perovskite Wafers for Mass Production of Superior Photoelectronic Devices[J].Advanced Materials,2016,28(41):9204⁃9209. 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Cells [J].Advanced Materials,2015,27(11):1837⁃1841.(责任编辑:刘俏亮)938第5期纪永成,等:基于柠檬酸钠掺杂SnO 2的钙钛矿太阳能电池第41卷 第5期吉林大学学报(信息科学版)Vol.41 No.52023年9月Journal of Jilin University (Information Science Edition)Sept.2023文章编号:1671⁃5896(2023)05⁃0840⁃08电动辅助转向电机控制研究及EMC 设计收稿日期:2022⁃08⁃17作者简介:李任(1998 ),男,江苏徐州人,吉林大学硕士研究生,主要从事EPS 永磁同步电机控制研究,(Tel)86⁃187****7277(E⁃mail)liren19981025@;刘卫平(1978 ),男,长春人,吉林大学教授,主要从事电机控制㊁电动汽车技术研究,(Tel)86⁃133143114911(E⁃mail)liuwp@㊂李 任1,刘卫平1,卢希全1,杨祥卓1,张希明1,刘雪明2,赵 塔2(1.吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春130061;2.中车长春轨道客车股份有限公司,国家轨道客车工程研究中心基础研发部,长春130113)摘要:为解决商用车在行驶过程中,传统的液压助力转向系统阻力较大且效率较低,并且在长期使用后保养不当容易泄露,可能引起事故等问题,对电动辅助转向电机控制算法和设计进行了研究㊂电动辅助转向电机选择永磁同步电机,通过应用模糊PID(Proportional Integral Derivative)算法可以精确,快速地调制到参考值㊂同时采用拓展卡尔曼滤波器可以估算永磁同步电机的转子位置,减小控制器的体积及成本㊂在驱动系统中,由于大电流耦合路径多样严重影响电机控制系统的电磁兼容性能,所以电机控制时采用驱动系统EMC(Electro Magnetic Compatibility)设计㊂实验结果表明,基于模糊PID 算法以及拓展卡尔曼滤波器的永磁同步电机控制可以应用于商用车电动辅助转向电机控制中㊂关键词:电动辅助转向;永磁同步电机控制策略;模糊PID 算法;拓展卡尔曼滤波器;EMC 设计中图分类号:TM341;YP273文献标志码:AResearch and EMC Design of Electric Assisted Steering Motor ControlLI Ren 1,LIU Weiping 1,LU Xiquan 1,YANG Xiangzhuo 1,ZHANG Ximing 1,LIU Xueming 2,ZHAO Ta 2(1.College of Instrument Science and Electrical Engineering,Jilin University,Changchun 130061,China;2.National Rail Bus Engineering Research Center Basic Research and Development Department,Crrc Changchun Railway Vehicles Company Limited,Changchun 130113,China)Abstract :In order to solve the problems such as large resistance and low efficiency of the traditional hydraulic power steering system during the driving process of commercial vehicles,improper maintenance after long⁃term use will lead to leakage,and may cause accidents,an electric auxiliary steering motor control is adopted.The electric auxiliary steering motor selects the permanent magnet synchronous motor.By using the fuzzy PID (Proportional Integral Derivative)algorithm,it can be modulated to the reference value accurately and quickly .The extended Kalman filter is used to estimate the rotor position of the permanent magnet synchronous motor,reduce the volume of the controller and reduce the cost.In the drive system,the diversity of large current coupling paths seriously affects the electromagnetic compatibility performance of the motor control system,so the drive system EMC (Electro Magnetic Compatibility)design is adopted.From the experimental results,it isconcluded that the permanent magnet synchronous motor control based on fuzzy PID algorithm and extended Kalman filter can be applied to the electric auxiliary steering motor control of commercial vehicles.Key words :electric auxiliary rotation;control strategy of permanent magnet synchronous motor;fuzzy proportional integral derivative (PID);extended Kalman filter;electro magnetic compatibility (EMC)design 0 引 言转向系统是商务车在行驶过程中,为转动方向以及平稳运行提供的助力控制系统㊂传统的液压助力。
SnO2薄膜的制备及其光电特性
ｒ ｅ ｖ ｅ ａ ｌ ｔ ｈａ ｔ Ｓｎ Ｏ２ ｏ ｆ ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｇ ｏ ｎａ ｌ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｉ ｎｇｌ ｅ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｂｔ ａ ｉ ｎｅ ｄ ｕ ｎｄｅ ｒ ｔ ｈｅ ｈ ｉ ｇｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ — ｔ ｕｒ ｅ ． Ｔｈｅ ｏ ｐｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｈｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｉ ｎ ｆ ｉ ｌ ｍ ｏ ｐｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｐ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｏｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｒ ｉ ｓ ｅ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ— ｖ ｏｌ ｔ ａ ｇｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏｎ ｄｕ ｃ ｔ ｉ ｖｉ ｔ ｙ ｄｅ ｃ ｒ ｅ ａｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｘｉ ｄａ —
Ｐｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｎ Ｏ２ ｔ ｈｉ ｎ ｆ ｉ ｌ ｍ ａ ｎ ｄ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ
ＬＩ Ｕ Ｃｈ ｕ ｏ ， Ｍ Ａ Ｌｅｉ ～， ＰＥ ＮＧ Ｙｉ ｎ ｇ Ｓ ｎ ｔ ｈｉ ｎ ｆ ｉ ｌ ｍｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｉ ｃ ｋｎｅ ｓ ｓ ０｛２ ０５ ｎｍ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｐ ｏｓ ｉ ｔ ｅ ｄ ｏ ｎ ｑ ｕ ａ ｒ ｔ ｚ ｓ ｕｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｂ ｙ ｖ ａ ｃ ｕ — ｕｍ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｅ ｖ ａ ｐ ｏｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｈ ｉ ｇｈ ｐ ｕｒ ｉ ｔ ｙ Ｓｎ ｗｉ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｖ ａ ｐｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏｕ ｒ ｃ ｅ ． Ｔｈｅ ｎ， ｔ ｈｅ ｆ ｉ ｌ ｍｓ ｗｅ ｒ ｅ ｕｎ — ｄｅ ｒ ｏ ｘｉ ｄａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎｔ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｎｇ ｅ ｏ ｆ ２ ０ ０～ ５ ００ 。 Ｃ ｉ ｎ ｈｉ ｇｈ ｐ ｕｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｘｙ ｇ ｅ ｎ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐｈ ｅ ｒ ｅ ． Ｔｈｅ ｆ ｉ ｌ ｍｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｘ— ｒ ａ ｙ ｄｉ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ（ ＸＲＤ）， Ｒａ ｍａ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｍｅ ｔ ｅ ｒ ， ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｐ ｈｏ ｔ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｎｄ ｓ ｏｕ ｒ ｃ ｅ
介绍一个由科研发展起来的创新教学实验——模板法制备纳米无机物／聚合物复合磁性膜
中的磁性粒子为 Ｎ ， ｉ 其晶格类型为面心立方结构 ， 使用 Ｓｈｒ ｒ ｃｅ ｅ公式计算得到磁性粒子平均晶 ｒ 粒的大小如下 ：１ 晶面为１ ．５ ｍ，０ １１ ９ １ｎ ２０晶面为 １． ７ｍ。若安排学生作复合膜 的 ｘ射线 谱 ４８ｎ 图， 实验条件可改为扫描范 围 ２ ＝ ０ ～ ０ ， ０ ３ 。 ８ 。扫描速度 １。ｍｎ 使实验能在课 时内完成。 ０／ ｉ，
了解纳米化学的发展和意义 ， 了解模板合成法制备纳米复合材料的原理和方法 ， 学习磁天 平的使用 ， 了解如何用 ｘ射线 图谱分析及电镜表征纳米材料 的结构及形态。
２ 实 验原理
纳米材料 的制备是纳米科技的关键技术之一 。在近年发展起来的众 多方法 中， 模板合成 法可控性好 、 工艺简单 、 能耗低 ， 具有 良好的发展前景。 用化学方法制备纳米材料通常都涉及到从分散 的原子或分子逐渐聚集 、 长大 的生长过程 。 模板合成法就是设法让纳米粒子的成核和生长在“ 纳米笼” 中进行 ，纳米笼” “ 的大小 和形状决 定了作为产物的纳米颗粒的尺寸和形状。这些“ 纳米笼 ” 就是模板合成技术中的“ 板” 模 。模 板合成技术可以同时解决颗粒尺寸 、 形状控制 以及分散稳定性问题 。 本实验采用聚四氟乙烯 （Ｔ Ｅ 微孔膜作模板 ， ＰＦ ） 控制联氨与氯化镍之问的还原反应在微孔 膜孔道内发生 ， 原位生成纳米级 的镍粒子 ， 从而制备 出具有 磁性 的纳米 Ｎ 粒子／Ｐ Ｆ ｉ Ｔ Ｅ复合
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第２卷 第４ １ 期大 学 化 学 来自２６ 月 ０ 年８ ０
介绍 一个 由科研 发 展 起 来 的创 新 教 学 实验
化 学 实验
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模 板 法 制备 纳 米 无机 物／ 合 物 复合 磁 性膜 聚
纳米氧化锡制备方法的研究进展
第9期电子元件与材料V ol.23 No.9 2004年9月ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS Sep. 2004纳米氧化锡制备方法的研究进展朱路平，贾志杰（华中师范大学纳米科技研究中心，湖北武汉 430079）摘要:从制备氧化锡的方法，原理和工艺特点等几方面综述了近年来纳米氧化锡粉末、薄膜、棒、线、带的最新研究进展。
着重阐述了制备准一维纳米氧化锡的过程及各自的生长机制。
并对纳米氧化锡粉体制备的研究方向和产业化发展趋势作了展望。
关键词:无机非金属材料；纳米氧化锡；制备方法；研究进展中图分类号: TN304.21 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2004）09-0034-03Research Progress on Preparing Methods of Nano-SnO2ZHU Lu-ping, JIA Zhi-jie(Center of Nano-science and Technology, Central China Normal University, Wuhan 430079, China)Abstract: Reviewed were the preparing methods of Nano-SnO2 including powder, thinfilm, rod, wire and dendrite. And the preparing methods and growth mechanism of quasi-one-dimensioned (1D) nano-SnO2 were key points. On the basis of these discussions, the developing tendency and industrialization prospect for preparing methods of nano-SnO2 were also proposed.Key words: inorganic non-metallic materials; nano-SnO2; preparing methods; research progress氧化锡是一种典型的n型半导体材料，其E g=3.5 eV(300 K)，其用途广泛，在有机合成中，可用作催化剂和化工原料；在陶瓷工业中可用作釉料和搪瓷乳浊剂；同时还可用于导电材料，薄膜电阻器，光电子器件等领域[1]。
二氧化硅模板法制备mos2中空纳米球钠电负极
二氧化硅模板法制备mos2中空纳米球钠电负极下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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二氧化钛的研究
纳米TiO2的制备与应用的研究摘要：TiO由于其优良的性能，在太阳能储存、净化环境、传感器、2涂料、美容产品、废水处理、催化剂、等方面引起了特别大的关注。
本文主要介绍了运用模板法、水热法、化学气相沉积发来制备纳米TiO2，同时介绍了每一种方法的优点和缺点。
除此此外还有阳极氧化的方法、液相沉积法、微乳液法等等。
同时也阐述了纳米TiO2在光催化降解水，抗菌，解决有机污染物等方面的应用，并对纳米TiO2的前景进行了展望。
关键词：纳米TiO催化剂光生电子21.引言随着经济社会的快速发展，药品、个人护理产品、杀虫剂、表面活性剂、化工原料的使用日益增多，加上大部分人对环境保护认识不足，从而对环境造成了严重的影响。
此外随着绿色化学的发展，人们越来越提倡尽运用化学的技术和方法，除去对环境，对人类有害的物质，也要尽可能利用像太这样清洁而又丰富的资源。
而二氧化钛由于其具有化学稳定性、能够和生物很好相容、相当强的氧化能力、以及抗化学腐蚀，抗光腐蚀的能力,更重要是是价格低廉,因此在储存太阳能、处理废水、净化环境、传感器、涂料、美容产品、催化剂、填充剂等诸多领域引起了人们极大的关注[1]，鉴于二氧化钛如此多优点，它的制备方法及其在光催化领域的应用显得尤为重要。
2.纳米TiO2的制备尽管二氧化钛是一种非常有潜力的催化剂材料，但是TiO2的禁带宽度有3.2ev[2]，只有占太5%的短波长的紫外线（λ﹤387 nm）能够将TiO2激发，但是因为光激发而产生的电子和空穴非常容易发生复合，使量子产率下降，这严重降低了二氧化钛的光催化效率[3]。
为了提高太的利用效率，从而改善TiO2的光催化效率，已经有人把过渡金属和稀土元素掺杂在里面，或者是沉积贵金属（银、金、铂等）、掺杂非金属（碳、氮等）、修饰半导体的表面、或者是敏化等[4]。
2.1模板法20世纪90 年代发展起来的模板法是一种合成一维纳米材料的有效方法。
它可以用来合成纳米管和纳米线。
材料的学术论文范文
材料的学术论文范文材料随着社会科技的进步而日新月异,也迅速改变和刷新着人们对艺术的看法。
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材料的学术论文范文篇一纳米材料在陶瓷中的应用纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，以下是小编搜集整理的一篇探究纳米材料在陶瓷应用的论文范文，供大家阅读参考。
摘要：纳米材料具有独特的物理和化学性质，它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。
本文主要综述了纳米材料在陶瓷方面的应用。
关键词：纳米材料;陶瓷;应用自80年代初，德国科学家提出纳米晶体材料的概念以来，世界各国科技界和产业界对纳米材料产生了浓厚的兴趣并引起广泛关注。
到90年代，国际上掀起了纳米材料制备和研究的高潮。
纳米微晶随其尺寸的减小，显示出与体材料截然不同的特异性质，如各种量子效应、非定域量子相干效应、量子涨落和混沌、多体关联效应和非定域线性光学效应等。
正是由于纳米材料这种独特的效应，从而使得纳米材料具有一系列优异的功能特性。
纳米材料在陶瓷方面的应用已成为陶瓷行业关注的热点。
1 应用方式纳米材料在陶瓷方面的应用方式，根据材料使用性能的要求，可采用两类方法。
一种是制备陶瓷复合材料，另一种是将纳米材料以一定方式加入釉中。
纳米陶瓷复合材料是指在陶瓷中加入纳米级第二相颗粒从而提高其性能的材料。
制备纳米陶瓷复合材料的目标是把纳米级颗粒均匀分散到微米陶瓷基体中，并使其进入基体晶体内部，形成/ 晶内型0结构。
Bowen指出：能生产出等轴的、窄粒子分布的、分散的、不团聚的、化学结构均匀的陶瓷亚微米粒子，是非常有用的。
例如，由这些细陶瓷粒子固化的坯体可以在较低的温度下烧结，化学合成陶瓷的进展已有人评述。
当材料其它性能符合要求，可仅对陶瓷的表面进行加工，此时，可将纳米材料加入釉中。
加入时，可经干法混合制成熔块，以熔块形式加入到釉中，也可将所有纳米材料配成悬浊液，代替部分水加入到釉中制成釉浆。
中空纳米材料的制备与应用
中空纳米材料的制备与应用在近年来的纳米科学领域中，中空纳米材料逐渐受到研究者的关注。
中空结构具有较大的比表面积、低密度、优异的光学性能和较低的导热性等优点，因此在多个领域具备广泛的应用前景。
本文将从制备方法和应用领域两个方面，对中空纳米材料进行探讨。
一、制备方法1. 模板法中空纳米材料最常见的制备方法之一是模板法。
该方法通过利用模板的孔洞空间，获得具有中空结构的纳米材料。
常用的模板包括硅胶、氧化铝等。
首先，将模板与所需的材料进行复合，然后经过高温或溶剂处理，模板被去除，留下中空的纳米材料。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是另一种常用的制备中空纳米材料的方法。
该方法通常涉及对溶胶中的化合物进行聚合、凝胶化和煅烧处理，最终形成中空结构。
这种方法可以制备出各种不同材料的中空纳米颗粒，具有较高的可控性。
3. 气溶胶法气溶胶法是一种通过气相反应制备中空纳米材料的方法。
这种方法将材料的前体溶解在溶剂中，形成气溶胶，然后通过控制溶胶中的温度和湿度，使气溶胶中的颗粒聚集并形成中空结构。
二、应用领域1. 催化剂中空纳米材料在催化领域具有广泛的应用潜力。
中空结构可以提供更多的反应表面积，从而增加反应物与催化剂之间的接触面积，提高催化活性。
同时，中空结构还可以通过调控金属纳米颗粒的大小和分布等参数，实现对反应的选择性催化。
2. 药物传递中空纳米材料在药物传递领域也具有重要的应用。
中空结构可以用作药物的负载平台，通过控制中空纳米颗粒的尺寸和壁厚等参数，实现药物的控释。
同时，中空结构还可以通过表面修饰等手段，增加药物在体内的稳定性和靶向性，提高疗效。
3. 环境技术由于中空纳米材料具有较大的比表面积和孔隙结构，因此在环境技术领域也有着广泛的应用。
中空纳米材料可以用作吸附剂，吸附和去除水中的有害物质，如重金属离子和有机污染物。
此外，中空结构还可以用作光催化剂，在可见光区域吸收光能，激发光催化反应，降解有机废水等。
4. 能源存储中空纳米材料在能源存储领域也具备潜力。
《金属氧-硫化物(TiO2,SnO2,MoS2)基复合电极材料的制备及其电化学性能研究》范文
《金属氧-硫化物（TiO2，SnO2，MoS2）基复合电极材料的制备及其电化学性能研究》篇一金属氧-硫化物（TiO2，SnO2，MoS2）基复合电极材料的制备及其电化学性能研究金属氧化物/硫化物（TiO2，SnO2，MoS2）基复合电极材料的制备及其电化学性能研究一、引言随着社会对清洁能源的需求持续增长，对高性能储能材料和设备的开发成为了一个热门话题。
作为新兴的电极材料，金属氧化物和硫化物在储能电池领域表现出了极大的应用潜力。
尤其是基于TiO2、SnO2和MoS2的复合电极材料，其结构特性、电化学性能及稳定性引起了广泛的关注。
本文将探讨这些复合电极材料的制备方法以及其电化学性能的研究。
二、材料制备1. 制备方法（1）TiO2基复合电极材料：采用溶胶-凝胶法、水热法或化学气相沉积法制备TiO2基复合材料。
（2）SnO2基复合电极材料：通过物理气相沉积、化学浴沉积或静电纺丝法制备SnO2基复合材料。
（3）MoS2基复合电极材料：采用液相剥离法、化学气相沉积法或热分解法制备MoS2基复合材料。
三、电化学性能研究1. 循环性能我们通过恒流充放电测试，研究了不同金属氧化物/硫化物基复合电极材料的循环性能。
实验结果表明，这些复合材料在多次充放电循环后仍能保持良好的容量和结构稳定性。
特别是TiO2基复合材料在循环性能方面表现出优秀的表现。
2. 倍率性能通过不同电流密度下的充放电测试，我们发现这些复合电极材料在不同的充放电速率下都能保持较好的性能。
特别是SnO2基复合材料在倍率性能方面表现突出，具有较高的能量密度和功率密度。
3. 阻抗性能我们通过电化学阻抗谱（EIS）研究了这些复合电极材料的阻抗性能。
实验结果显示，MoS2基复合材料具有较低的阻抗值，有利于电子的传输和离子的扩散，从而提高电极的电化学性能。
四、讨论本实验中，我们研究了三种金属氧化物/硫化物基复合电极材料的制备及其电化学性能。
实验结果表明，这些复合材料在储能电池领域具有较好的应用潜力。
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滤纸模板法制备纳米SnO2及其在太阳能电池中的应用
作者：周帅坤， 谢奕明， 赵永婷， 左姣姣， ZHOU Shuaikun， XIE Yiming， ZHAO Yongting， ZUO
Jiaojiao
作者单位：华侨大学材料物理化学研究所,福建泉州,362021
刊名：
中国粉体技术
英文刊名：China Powder Science and Technology
年，卷(期)：2014,20(3)
1.O' REGAN B;GR(A) TZEL M A low-cost high efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films
1991(6346)
2.FONSTAD C G;REDIKE R H Electrical properties of high-quality stannicoxide crystals 1971(07)
3.LIU Ying;LIU Meilin Growth of aligned square-shaped SnO2 tube arrays 2005
4.FENG Shuanglong;TANG Yiwen;XIAO Ting Anodization precursor route to flowerlike patterns composed of nanoporous tin oxide nanostrips on tin substrate 2009
5.HER Y C;WU J Y;LIN Y R Low-temperature growth and blue luminescence of SnO2 nanoblades 2006
6.KUANG Qin;XU Tao;XIE Zhaoxiong Versatile fabrication of aligned SnO2 nanotube arrays by using various ZnO arrays as sacrificial templates 2009
7.WANG Yali;GUO Min;ZHANG Mei Hydrothermal preparation and photoelectrochemical performance of size-controlled SnO2 nanorod arrays 2010
8.何琴;黄保军;李颖微纳米水合盐相变材料Na2CO3@7H2O的仿生合成及热学性质研究 2012(05)
9.黄保军;何琴;郭少凡生物模板法制备微纳米三氧化二铁 2012(03)
10.SONG Peng;WANG Qi;YANG Zhongxin Biomorphic synthesis and gas response of In2O3 microtubules using cotton fibers as templates 2012(168)
11.WANG Q;MOSTER J E;GR (A) TZEL M Electrochemical impedance spectroscopic analysis of dye-sensitized solar cells 2005
引用本文格式：周帅坤.谢奕明.赵永婷.左姣姣.ZHOU Shuaikun.XIE Yiming.ZHAO Yongting.ZUO Jiaojiao滤纸模板法制备纳米SnO2及其在太阳能电池中的应用[期刊论文]-中国粉体技术 2014(3)。