硫碘化锑(SbSI)纳米材料的可控制备与光电性质研究

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dasmine
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在全球性化石能源日趋耗尽和环境污染不断加重的背景下,全球的科技力量有很大一部分都在积极的研究开发新型能源如氢能、生物能和太阳能等,其重要性不言而喻。其中,利用太阳能来进行能源转化和环境净化方面的研究呈现出迅速增长的趋势;同时,以新型高性能二次电池为代表的对能源的高效利用也非常重要。获取能源、利用能源这两个大方向已成为当前科学和技术界的研究热点。基于以上背景,本文的研究聚焦于Ⅴ-Ⅵ-Ⅶ三元主族化合物体系中的典型半导体材料硫碘化锑(SbSI)。SbSI材料具有适当的带隙(1.9eV),能够有效吸收太阳光;载流子有效质量较小,有助于实现高效电荷分离与传输;大的激子玻尔半径使得通过尺寸调控其能级结构成为可能;热稳定性好,原料充沛成本较低。这些性质使SbSI成为光催化、光电器件、太阳能电池及二次电池领域非常有应用潜力的一种材料。另一方面,纳米半导体材料由于尺寸的减小,会表现出量子限域效应、量子隧道效应、表面效应、尺寸效应,从而表现出了独特的光电特性,被广泛应用于各种光电器件、光催化等领域。本文主要探索了 SbSI纳米材料的可控制备方法及其光电性质的调控,利用XRD、TEM、SEM、HRTEM、UV-vis、EDS、XPS、EPR等分析测试手段对其组分、形貌、尺寸、微观结构和光电性质等进行了表征分析。研究了纳米SbSI的可见光光催化降解有机物的机理、光电器件光响应性能以及作为Sb的前驱体用于锂电池,取得了如下一些较有特色的阶段性成果:(1)通过将自上而下的球磨法和尺寸选择性离心策略相结合,制备了不同尺寸大小的SbSI纳米晶。发现其在可见光光催化降解甲基橙实验中取得了非常高的降解效率。实验中利用配有420 nm截止滤光片的300 W氙灯作为可见光光源,分散性良好的平均尺寸80nm SbSI纳米晶为光催化剂,配成1g/L浓度,可以使浓度为30 mg/L的MO溶液在10 s内被光催化降解~99%,该过程光降解的速率常数k = 0.42 s-1。对于150 mg/L的高浓度MO,在较高温度65℃下,30 s内可被降解~99%(k=0.15 s-1)。随着SbSI NCs浓度进一步增至4 g/L时,150 mg/LMO在室温下1 min内可被降解~99%(k=0.095 s-1)。通过多种表征和实验手段研究了 SbSI纳米晶高效光降解的机理,发现单线态氧的高效产生是其高可见光光催化活性的直接原因,而其纳米尺寸、表面成分和结构是调控其能级结构的关键因素,决定了其优异的光催化性能。(2)发展了改进的SbSI纳米材料液相超声合成方法,实现了对其材料尺寸(从纳米到微米级别)、形貌(如纳米颗粒、纳米线和棒状等)、成分的调控,从而实现对其光电性质的调控。我们通过添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和巯基乙酸等表面活性剂,使用简单的反应物单质:锑粉、硫粉和碘单质,采用超声合成法,在较低的温度(50℃)和较短的反应时间(5min到50min)条件下可控合成了高长径比的SbSI纳米线,直径只有10 nm,而长度达到4μm左右。采用水热煮釜法也成功合成了高纯度的尺寸可调的SbSI纳米线。基于合成的不同形貌尺寸的SbSI纳米线,制备了光电探测器件并测试研究了其光电响应特性。(3)金属锑(Sb)因为具有高的理论比容量(660mAhg-1),被认为是一种今后可选择的高性能锂离子电池负极材料,应用前景很大。但锑在充放电过程中会产生巨大的体积膨胀而导致倍率性能和循环稳定性差。因此如何有效地将控制锑的纳米尺寸和形貌尤为关键。本文通过将直径为10 nm的SbSI纳米线作为前驱体,进行包覆聚吡咯合成了均匀的良好形貌的SbSI@PPy核壳纳米棒,再将其进行高温热还原退火处理,得到了氮碳包覆的纳米Sb@S-N-C负极材料。将Sb@S-N-C纳米复合材料作为锂电负极材料,在电流密度为500 mA g-1(第二次充电)时具有480 mAh g-1的高可逆容量;且在较高的电流密度为1 Ag-1下拥有较高的比容量为340 mAh g-1,特别是长期充放电循环2000次后表现出优异的循环稳定性。
其他文献
核酸适配体作为一类能够识别特定靶标的人工单链寡核苷酸,具有特异性高、无免疫原性、性质稳定、易修饰和成本低等特点,被广泛应用于生物传感和疾病诊断治疗领域。然而,目前围绕适配体的分析应用大多停留于方法学研究阶段,尤其是体内应用还远远没有抗体普及,可选的靶标也十分有限。究其原因,主要是适配体和靶标间的相互作用机制不明确、形成的复合物高级结构不清晰及缺乏有效的表征手段等。与蛋白质结合的适配体因其碱基序列的
学位
目的:国际癌症研究机构(International Agency for Reaserch on Cancer,IARC)将六价铬[hexavalent chromium,Cr(Ⅵ)]列为易引发肺癌的一级致癌物。本课题以六价铬恶性转化Beas-2B细胞[hexavalent chromium-transformed Beas-2B cells,Cr(Ⅵ)-Beas-2B]模型为基础,研究Cr(Ⅵ)
学位
党的十八大以来,中国积极参与全球治理,逐步形成了共商共建共享的全球治理观。共商是各国事情由各国人民商量着办,强调多元主体共同决策的民主性;共建是各国共同建设国际规则,并按照规则办事,确保有序的国际秩序,强调调动各国建设的积极性;共享是兼顾各方利益,使合作共建的成果惠及各方,突出发展中国家的利益,强调收益的公平分配。亚洲基础设施投资银行(以下简称亚投行)是践行共商共建共享全球治理观的重要载体,自20
学位
心血管疾病已成为危害人类健康的头号杀手,严重影响人们的生活与健康。当前,解决心血管疾病问题的主要途径是使用血管替代物替代原生血管,因此获得性能优良的血管替代物是解决心血管疾病的重中之重。自体移植血管曾一度成为血管替代物的优先之选,但它同时存在供体不足等缺点,因而无法在临床上广泛运用。此外目前临床常见的组织工程血管存在免疫原性高、易形成血栓、细胞相容性差、无法形成内皮化及生物力学仿生性能较差等缺点。
学位
目的:三阴性乳腺癌(Triple-Negative Breast Cancer,TNBC)具有预后差、易复发、恶性程度高的特点,对传统治疗方法效果不佳,目前仍缺少有效的靶向治疗方法,临床上急需寻找新的治疗靶点或方法。蛋白酶体抑制剂通过抑制蛋白酶体的活性间接调控NF-κB通路对肿瘤细胞进行杀伤,已在临床上成为治疗多发性骨髓瘤的首选药物,但目前其适应症仍主要为恶性血液肿瘤,针对实体瘤的治疗仍存在许多问
学位
目的:如何消除帕金森患者的运动障碍提高其功能活动水平是康复领域的一个重点。探讨PNF技术结合功能训练对帕金森平衡和起坐步行的影响机制,为临床上寻求一种更有效、综合的康复干预措施提供依据。方法:选取八名符合纳入标准并装有脑起搏器的原发性帕金森病患者为研究对象,进行8周一对一的康复训练,应用ICF的分类,分别设立功能结构层面和活动层面PNF技术结合功能训练的方案。在训练的前后进行平衡、起坐及步行能力的
学位
目前已经在许多细胞类型中发现细胞的增殖与分化与细胞膜电位的状态密切相关。增殖细胞的质膜大多处于去极化状态,分化细胞则相反。去极化处理可促进多种细胞包括肿瘤细胞等的增殖。骨骼肌发育涉及复杂的细胞生物学过程,主要包括成肌细胞的增殖、融合分化及肌管成熟等。细胞膜电位的去极化状态对于骨骼肌的发育是否具有调节作用,目前还不清楚。本文利用细胞外培养基中高浓度的钾离子(K+)形成细胞膜去极化环境,研究了去极化处
学位
大丽轮枝菌是世界性的土传植物病原真菌,可以侵染200多种双子叶植物,导致棉花、茄子、番茄等作物发生黄萎病,造成严重的经济损失。菌核型大丽轮枝菌的休眠体为微菌核,微菌核可以在土壤中存活14年之久,是黄萎病的主要侵染源,成为大丽轮枝菌能否完成生活史的关键。因此,明确微菌核发育的机制,对于研究黄萎病流行规律和制定防治措施具重要的意义。目前,与其它植物病原真菌如稻瘟病菌相比,大丽轮枝菌微菌核发育的分子机理
学位
外生菌根真菌具有重要的生态意义和良好的食药用价值,一直受到人们的广泛关注。有关外生菌根真菌的大量研究表明,外生菌根真菌子实体内生细菌多样性具有差异,且多数为菌根促生菌,与外生菌根真菌的生长密切相关。外生菌根真菌特异的内生细菌群落是多种因素共同作用的结果,对其生长发育有着不可替代的作用,这种内生细菌的特异性可能与外生菌根真菌子实体生长特定的需求有关,满足子实体的发育条件。外生菌根真菌不仅是珍稀野生食
学位
我国已初步建成覆盖主要大中小城市室内外的视频监控网,视频监控已成为平安城市建设的关键技术。利用在室内大量分布的视频监控摄像机,可以快速获取楼道场景中的行人信息,对安防和公安刑侦业务起着十分重要的作用。目前对于海量的视频图像信息仍主要依靠人工实时监看,效率极低,而智能视频监控利用主动的、智能的视觉监控来代替传统的、被动的视频监控,可以节省大量人力和时间,提高监控效率。行人检索是智能视频监控中的研究热
学位