一、环境压力对硅纳米线及硅微米晶须生长的影响(论文文献综述)
陈甜甜[1](2021)在《AgNWs/CoNi复合材料制备及其双功能电催化性能研究》文中进行了进一步梳理电解水制氢、燃料电池和金属空气电池等能源转换装置,以其高能量转换效率和绿色无污染的特点受到广泛关注,而缓慢的氧析出反应(Oxygen evolution reaction,OER)和氧还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)制约了这些能源转换装置的进一步发展。针对传统贵金属OER和ORR电催化剂的电导率较低、催化活性较差、成本高等问题,开发高效耐久、低成本且具有高暴露活性表面和优良导电性的电催化剂已迫在眉睫。本文采用溶剂热法合成高长径比银纳米线(Silver nanowire,AgNWs),将AgNWs与CoNi合金复合,得到AgNWs@CoNi复合材料。采用冷冻干燥和溶剂热法制备AgNWs@PPy@CoNi气凝胶,并分析AgNWs@CoNi和AgNWs@PPy@CoNi气凝胶两种复合材料的ORR和OER电催化性能。主要内容如下:(1)采用溶剂热法制备AgNWs,研究反应温度、控制剂类型、控制剂含量以及压力等因素对AgNWs微观形貌的影响。结果表明,当反应温度为120℃时,产物中纳米颗粒和纳米棒含量最少。控制剂为Fe Cl3且浓度为39μM时,产物中几乎无颗粒和纳米棒存在。反应压力为2 MPa时,AgNWs直径分布在30-40 nm的数量占比约10%。反应釜内溶液填充比为50%时,得到的AgNWs微观形貌具有高度一致性,且直径分布在40-60 nm的数量占比约64%,直径在30-40 nm约8%。小直径AgNWs表面能较大,有助于CoNi合金颗粒的负载和核壳结构的形成。(2)采用溶剂热法制备AgNWs@CoNi复合材料,研究表面活性剂PVP以及Co2+、Ni2+在溶剂乙二醇中的浓度对材料微观形貌的影响,并分析复合材料电催化性能。当AgNWs表面包覆PVP时,可得到AgNWs@CoNi核壳结构复合材料。随着Co2+和Ni2+浓度的增大,AgNWs表面的CoNi合金数量增多,颗粒尺寸逐渐增大,且其电催化性能呈先增强后减弱的趋势。当Co2+和Ni2+浓度为0.015M时,ORR性能测试中半波电位为0.67 V,Tafel斜率为35.8 m V dec-1,经过10h稳定性测试,电流密度保持率约87.1%。OER测试中AgNWs@CoNi复合材料在10 m A cm-2电流密度下的过电位为270 m V,电荷转移电阻为0.35Ω,经过20h稳定性测试,电流密度保持率约86.5%,具有良好的OER性能。(3)采用冷冻干燥法制备三维AgNWs@PPy气凝胶,研究吡咯单体在去离子水/乙醇混合溶剂中的浓度对其微观形貌的影响。结果表明,AgNWs@PPy气凝胶壳层厚度随吡咯浓度的增大而增大。(4)通过溶剂热法制备AgNWs@PPy@CoNi气凝胶,并研究Co2+和Ni2+在溶剂乙二醇中的浓度对其微观结构及电催化性能的影响。结果表明,随着Co2+和Ni2+浓度的增大,AgNWs@PPy气凝胶表面的CoNi合金数量增多,且其电催化性能呈先增强后减弱的趋势。当Co2+和Ni2+浓度为0.0175 M时,在ORR测试中,AgNWs@PPy@CoNi气凝胶的半波电位为590 m V,极限电流密度为3.7 m A cm-2。OER测试中AgNWs@PPy@CoNi气凝胶在10 m A cm-2的电流密度下过电位为346 m V,Tafel斜率为86.25 m V dec-1,电荷转移电阻为0.1Ω。经过10 h稳定性测试,电流保持率达89.2%,具有较为优良的ORR和OER性能。
崔起源[2](2019)在《氮化铝单晶纳米线的制备及发光性能研究》文中研究指明Al N在III族氮化物半导体中具有较大的直接带隙,室温下约为6.2e V,是重要的蓝光和紫外发光材料。Al N材料还具有热导率高、电阻率高、击穿场强大、介电系数小等优异性能,在高温、高频、大功率电子器件领域具有极大的潜力。一维Al N纳米材料具有着独特的电学、热学和力学性能,使其具有着更为广阔的应用前景。近年来,Al N纳米材料在场发射、光电探测器、深紫外LED等方面的应用备受关注。目前,现有的生长Al N纳米线的方法难以兼具高效、廉价、操作简单,制备可控,结晶质量高等优势。因此,高质量Al N纳米线的制备方法仍是研究的热点。本文采用优化后的气相外延法成功制备直径较小且均匀可控的Al N纳米线,实验中我们仅使用氮气(N2)和Al蒸气作为前驱体,在蓝宝石(0001)面上生长具有六方纤锌矿结构的单晶Al N纳米线。通过调控生长温度、Ⅴ/Ⅲ比、生长压力、保温时间等参数来优化Al N纳米线的生长。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及高分辨透射电镜(TEM)对Al N纳米线晶体结构和表面形貌进行表征,选区电子衍射(SAED)和X射线衍射(XRD)测试结果显示Al N纳米线为单晶,具有六方对称性的纤锌矿结构。纳米线直径分布均匀,直径约为50nm,长径比能够达到1000。纳米线是按照VS与VLS机制进行生长。生长条件的变化会对纳米线的晶体结构产生较大影响,主要的影响因素是生长温度及Ⅴ/Ⅲ比。最后,我们对Al N纳米线进行了光学性能研究,分别测试了拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)、透射光谱,并对纳米线中的应力及缺陷发光进行了分析。
赵云龙[3](2016)在《稳定化纳米结构的电化学储能器件与纳电子生物探针》文中进行了进一步梳理随着纳米技术研究不断发展,纳米材料基于其独特的物理化学性能,对能源高效存储、生物化学信号精确检测等产生了极大的推动力。在电化学储能领域,纳米材料具有大的表面积、相比于传统块体电极材料离子短的脱嵌距离等特点,利用纳米材料与技术可有效提高电极材料的电活性、能量密度和倍率特性;在纳电子生物探针领域,纳米半导体材料,如硅纳米线场效应管,可充分利用其体积小、灵敏度高的优势,实现对细胞、组织的高精度微创检测。然而,纳米材料的高活性和大比表面积,加速了纳米材料及其器件在电化学储能反应或生物化学信号检测过程中自身结构的劣化、在溶液中的溶解,限制了储能器件的循环性能与使用寿命、纳电子生物探针的检测寿命和灵敏度。本文针对纳米电极材料在长时间充放电过程中自身晶体扭曲破坏与膨胀碎裂、纳电子生物探针关键材料在生理体液中腐蚀溶解以及探针器件难以大规模可控组装的难题,在保持纳米材料优势的前提下,从材料本征结构入手,探索纳米材料与器件的稳定化策略,提高储能器件循环性能、延长生物探针在生理体液中的使用寿命并实现阵列化可控组装。具体研究内容包括:1.针对脱嵌反应电极材料在长时间反复脱嵌锂过程中材料晶体扭曲破坏、性能劣化的问题,本文提出了恰当尺寸碱金属离子预嵌入策略:(1)先以钒氧化物为框架晶体,层间嵌入不同尺寸碱金属离子,获得A-V-O(A=Li,Na,K,Rb)结构,研究不同尺寸离子嵌入对电化学的影响;(2)利用最新的3D电子衍射技术,获得离子嵌入后精确的晶格结构,研究循环稳定性、倍率特性与晶体结构相关性;(3)结合密度泛函理论,计算不同离子嵌入的晶体结构对扩散离子的扩散势垒影响,揭示层间碱金属离子嵌入对增强离子扩散和晶体结构在充放电中稳定化机理;(4)以钼、锰、钴、磷酸铁基氧化物或其锂盐为对照框架晶体,获得20余种电极材料A-M-O(M=V,Mo,Co,Mn,Fe-P),研究离子嵌入对不同框架晶体的影响。2.针对转换反应电极材料充放电过程中电极材料整体膨胀收缩导致材料碎裂、性能劣化的问题,提出高弹性、可自适应调节缓冲应力的三维褶皱石墨烯制备与包覆技术:(1)使用两步水浴-水热法,制备出三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极,利用高分辨透射电镜、X射线光电子能谱等分析褶皱石墨烯结构、形貌,结合分子动力学模拟,提出基于固液收缩应变机理的三维褶皱石墨烯制备新方法;(2)研究包覆结构电极循环、倍率等电化学性能,实现在恒流限容充放电下循环1000圈,容量保持350 mAh g–1不衰减,与未包覆结构相比性能提高近一个数量级;(3)利用原位和非原位电镜表征技术,结合分子动力学模拟计算,发现三维褶皱石墨烯随电极材料体积变化而自发展开-折叠、并可根据活性材料体积变化自适调节缓冲应力的稳定化机制。3.针对纳电子生物探针关键材料在生理体液中腐蚀溶解、以及探针器件难以大规模可控组装的难题,开发了新型纳米线阵列化可控组装技术,结合表面稳定化策略,为实现硅纳米线生物探针的多位点、信号的长期稳定检测提供了可能:(1)利用硅纳米线可塑性弯曲的特性,开发了新型的纳米线形状位置可控的大规模有序组装技术,将纳米线定位、弯折、组装在纳米线组装过程中同时实现,并利用该技术制备获得具有高信噪比的、向上弯折的U形硅纳米线生物探针阵列;(2)利用原子层沉积技术和后期退火处理、以及纳米线组装技术,获得U形Al2O3/Si核壳结构纳米线生物探针,显着增强了生物探针在生理体液中的稳定性,为硅纳米线生物探针在体外生理体液和活体组织内长期、稳定检测提供了可能。
盛文军[4](2014)在《Si/ZnO微纳分级光阳极结构制备工艺研究》文中进行了进一步梳理太阳能是一种洁净的、可再生的能源,通过制备基于微纳结构的光电化学太阳能电池,能够实现类似自然界中光合作用的光电化学过程,即利用太阳光分解水获得氢气,将太阳能存储于氢气之中,从而获得便于存储和运输的氢能源,这具有极大的应用前景。在光电化学太阳能电池的制造中,关键是其光电极的微纳结构的设计与制造,本文针对这一点,结合优秀青年科学基金项目“仿生微纳制造与应用研究”和国家自然科学基金项目“染料敏化太阳能电池光阳极结构的仿生设计与可控制备”的需求,提出以Si/ZnO微纳分级结构作为光电化学太阳能电池光电极,具体工作如下:1、Si/ZnO纳米/纳米分级结构制备及其光制氢领域的应用研究。研究了金属催化刻蚀工艺和水热生长工艺,在Si基底上制备了Si纳米线阵列和ZnO纳米线阵列,详细的对金属催化刻蚀的机理及其工艺进行了研究。基于以上两种工艺制备了Si/ZnO纳米/纳米分级结构,并进行了进一步的表征。探索了基于微纳结构的光电化学太阳能电池光电极的封装工艺,分析了其工作机理,搭建了光电化学太阳能电池性能测试平台,将Si/ZnO纳米/纳米分级结构封装为光电化学太阳能电池光电极,测试并分析了其光制氢性能,实验结果表明,分级结构较生长在平面Si上的ZnO纳米线阵列其光电流有了显着提高。2、Si/ZnO微米/纳米分级结构制备及其在光制氢领域的应用研究。搭建了用于Si微米线阵列生长的CVD工艺平台,包括气源、气体传输系统、高温工艺腔、真空装置和尾气处理装置等,研究了Si微米线阵列的CVD-VLS生长制备工艺。基于水热生长工艺和CVD-VLS生长工艺,以Si微米线阵列为核心制备了Si/ZnO微米/纳米分级结构,并将其封装为光电化学太阳能电池光电极,测试了其光制氢性能,实验结果表明,分级结构具有较好的光制氢性能。3、复合Si/ZnO微米/纳米分级结构制备及其光制氢领域的应用研究。针对Si/ZnO微米/纳米分级结构光吸收效率不高的现象,提出了对Si/ZnO微米/纳米分级结构进一步进行修饰的方法及其工艺,即以窄禁带宽度的半导体材料CdS和CdSe薄膜修饰分级结构中的ZnO纳米线,提高复合材料的光吸收效率,并进一步修饰IrOx纳米颗粒,从而得到了Si/ZnO/CdS/CdSe/IrOx微米/纳米复合分级结构。另一方面,修饰后的复合结构是一种两级核壳结构,这也有助于光电化学性能的提升。本文对修饰结构进行了表征,并测试了修饰后的分级结构的光电化学性能,光电流较未修饰之前得到大幅提升,光电极在持续光照中表现了出非常好的光化学稳定性。
王洪磊[5](2012)在《反应浸渗制备连续纤维增强SiC基复合材料及其性能研究》文中认为连续纤维增强SiC基复合材料(Cf/SiC和SiCf/SiC)具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗辐照和低活性等优异性能,已成为航空航天和核聚变等领域中较理想的高温结构及功能材料。目前,关于连续纤维增强SiC基复合材料制备工艺的研究主要集中在先驱体浸渍裂解(Polymer Impregnation andPyrolysis,PIP)、化学气相沉积(Chemical Vapor Infiltration,CVI)和纳米浸渍与瞬时共晶(Nano-Infiltrated Transient Eutectoid,NITE)等工艺,而对反应浸渗工艺(Reaction Infiltration,RI)的研究报道则相对较少。本论文开展了RI工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料的研究,主要目的是为获得优异性能的连续纤维增强SiC基复合材料探索新的道路。首先对碳基中间体进行设计与制备。通过对碳基中间体的临界密度和孔隙率的建模计算获得:不论是树脂碳(Resin Carbon, RC)还是热解碳(Pyrolytic Carbon,PyC),SiC纤维和C纤维增强的碳基中间体的临界密度分别为1.68g/cm3和1.36g/cm3;不论是SiC纤维还是C纤维,RC基和PyC基中间体的临界孔隙率分别为19%和26%,该临界密度和孔隙率利于反应浸渗工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料。采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)工艺分别在碳纤维和碳化硅纤维编织体中制备了厚度分别为0.20.3μm的PyC/SiC复合涂层,该复合涂层较连续、均匀、致密,同时涂层间分界清晰。PyC的层状结构即改善了纤维的表面状态,又为裂纹在涂层中的扩展提供了途径;SiC涂层的抗氧化性能则起到了保护纤维的作用。采用浸渍碳化(Infiltration Carbonization, IC)工艺和CVI工艺制备了RC基和PyC基中间体。研究发现利用间苯二酚和甲醛合成的酚醛树脂溶液具有粘度低(25mPa S)、渗透效果好和浸渍/碳化效率高等优点。同时发现PyC较致密,其结构为典型短程有序、长程无序的乱层结构;而RC较疏松,其结构为明显的无序结构。其次,对反应浸渗工艺进行热力学和动力学分析,结果表明:利用该工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料是可行的;同时发现影响反应浸渗效果的主要因素包括硅及硅合金的物理性能(硅蒸气浓度及传质系数、硅合金的粘度、密度和表面张力)、硅合金与碳基中间体的润湿性、以及碳基中间体的孔径尺寸。提高硅蒸气浓度及传质系数、降低硅合金粘度和密度、增强其与中间体的润湿性均有利于增加反应速率、提高反应浸渗效果。最终利用反应浸渗工艺制备了连续纤维增强SiC基复合材料,研究表明:在碳基中间体的密度和孔隙率接近临界密度和孔隙率的条件下,反应浸渗工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料的性能最好。其中在1650℃、保温1h的条件下,SiCf/PyC、SiCf/RC和SiCf/PyC+RC经反应浸渗硅工艺制备的SiCf/SiC复合材料的最高弯曲强度和断裂韧性分别为301.2MPa和17.6MPa m1/2,144MPa和4.53MPa m1/2,342MPa和10.2MPa m1/2;在1550℃、保温0.5h的条件下,经反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金工艺制备SiCf/SiC复合材料的最高弯曲强度和断裂韧性分别为307.1MPa和17.8MPa m1/2,294MPa和18.3MPa m1/2,292.0MPa和18.1MPa m1/2。当保温时间延长至60min,反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的SiCf/SiC复合材料的密度增大,孔隙率和残余硅含量均减小,弯曲强度和断裂韧性分别下降至188.9MPa和9.2MPa m1/2,178.9MPa和8.8MPa m1/2,184.1MPa和7.0MPa m1/2,其原因是延长保温时间加剧了SiC纤维的高温分解,降低了其性能,从而使SiCf/SiC复合材料的力学性能下降。在浸渗温度为1450℃时,保温0.5h的条件下,反应浸渗Si-Ti合金制备的SiCf/SiC复合材料中生成TiC相;反应浸渗Si-Zr和Si-Zr-B合金,当温度高于1600℃时,SiCf/SiC复合材料中出现ZrC相。随着温度的升高,反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的SiCf/SiC复合材料中SiC、TiC和ZrC含量逐渐升高,力学性能先升高后降低。当浸渗温度为1650℃时,SiCf/SiC复合材料的力学性能最差,其弯曲强度和断裂韧性分别为61.6MPa和2.8MPa m1/2,38.1MPa和1.6MPa m1/2,38.6MPa和1.8MPa m1/2。这主要是由于反应放热造成了对SiC纤维的高温损伤,导致其性能下降。石墨化处理使反应浸渗工艺制备Cf/SiC复合材料的性能得到了大幅提高。其中经反应浸渗硅工艺制备Cf/SiC复合材料的孔隙率从1.8%降低到0.7%,弯曲强度从170.7MPa提高到250MPa,断裂韧性从10.8MPa m1/2提高到13.3MPa m1/2;且反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的Cf/SiC复合材料的孔隙率分别从6.8%、7.2%和7.0%降低到1.6%、1.8%和1.4%,弯曲强度分别从195MPa、185MPa和190.1MPa提高到294MPa、252MPa和250.4MPa,而断裂韧性则稍有下降,分别从24.5MPa m1/2、22.6MPa m1/2和18.8MPa m1/2下降到20.1MPa m1/2、19.2MPa m1/2和17.7MPa m1/2。对碳纤维增强碳基中间体石墨化处理后,在1550℃、保温0.5h的条件下,反应浸渗Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的Cf/SiC复合材料中反应生成了ZrC相。结果表明石墨化处理不仅提高了碳基中间体的孔隙率,增加了孔比表面积,从而提高了复合材料的致密度;同时提高了碳的结构有序性,增加了Si-C、Ti-C和Zr-C反应的反应活性,生成更多的SiC、TiC和ZrC。利用SEM、TEM、HRTEM、EDX和SAED研究了反应浸渗工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料的微观形貌、晶体结构和界面区域成分组成。结果表明:在1550℃浸渗温度下,SiC纤维中只有中间部分晶化,且纤维边缘有一层游离碳;PyC涂层则保持完好,呈现出短程有序结构;SiC涂层则与反应生成的基体结合在一起,且结晶程度较高;同时基体中主要由不同尺寸的大晶粒和纳米晶组成,因此经过1550℃反应浸渗硅合金获得的SiCf/SiC复合材料性能较好。在1650℃浸渗温度下,SiC纤维完全分解且晶化为纳米晶,且纤维边缘的游离碳和PyC涂层均被晶化为以SiC相为主的晶相;同时SiC涂层已完全与基体结合在一起,基体中的晶粒尺寸变大,因此1650℃反应浸渗硅合金获得的SiCf/SiC复合材料性能最差。反应浸渗工艺的反应过程主要分为四步:首先固态Si及Si合金熔融生成Si蒸气或Si合金熔液,通过扩散渗入碳基中间体的孔隙;然后Si蒸气和Si合金熔液与基体碳接触并反应,生成连续致密的SiC层,直至将Si蒸气或Si合金熔液与基体碳分开;后续SiC、TiC和ZrC的生成主要通过Si、Ti、Zr和C元素在SiC层的扩散实现;最后随着SiC、TiC和ZrC的生长,碳基中间体中的孔隙尺寸不断减小,Si蒸气或Si合金熔液逐渐凝聚并填充碳基中间体中的剩余孔隙。其中Si蒸气或Si合金熔液与碳接触反应生成SiC的时间相对短暂,Si、Ti、Zr和C元素在SiC层的扩散控制着后续SiC、TiC和ZrC的生成。提高反应温度有助于提高这些反应元素的扩散速率,且同时降低Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金中Si-Ti、Si-Zr的结合力,从而提高Si-C、Ti-C和Zr-C的反应程度,获得更多的SiC、TiC和ZrC。
程美康[6](2011)在《锂离子电池纳米硅复合负极材料的制备与研究》文中研究指明硅具有较高的理论嵌锂容量(4200mAh/g)而备受人们关注,但硅作为锂离子电池的负极材料在脱嵌锂过程中体积膨胀非常严重,引起材料的粉化和破裂,导致循环性能变差。减小电极材料的尺寸是缓解体积效应的途径。本文基于气-液-固生长机理,通过化学气相沉积的方法,合成了具有新型复合结构的硅类负极材料,通过工艺参数的优化,得到了电化学性能优异的富含硅纳米线的纳米硅复合负极材料。这种复合电极材料的创制,能显着降低硅的体积膨胀产生的不可逆容量,有效提高材料的首次库伦效率。本文以硅烷作为硅源,基于传统气-液-固的硅纳米线生长模式,通过改进气相沉积工艺,利用硅-金低共熔颗粒的低熔点特性,在高温环境下通过蒸发-沉积的模式,建立了VSL二次沉积的新方法,通过反应气氛、温度、压力和流量的调控,对制备硅纳米复合材料的工艺参数进行了系统性优化及后处理。结果表明以硅烷/氢气作为反应气氛、反应温度为500℃、低压(压力为-0.09Mpa)和流量为0.25 l/min的条件为本论文最优制备工艺条件。采用XRD、Raman和SEM等方法对电极表面形貌和组成进行了表征,采用室温恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行了测试与分析。在最优工艺条件下制备的电极表面为富含硅纳米线的硅纳米颗粒/硅-金纳米颗粒/硅纳米线的连续网络结构的三元复合负极材料。在恒流充放电电流为0.05mA的条件下进行循环,首次放电比容量为3071.8 mAh/g,首次充放电库伦效率高达90.37%,后续20次循环库伦效率保持在95%以上。研究结果表明,循环20次后的硅纳米线虽然由于其固有的体积效应导致了线径的增加,但仍然保持完整的线状结构,未出现体相结构常见的粉化与破裂。这是材料保持良好的电化学性能的重要原因。
亓键[7](2011)在《In2O3的高压相变及纳米ZnO和Cu2O/Cu的制备》文中进行了进一步梳理本论文采用热分解法制备出晶粒尺寸约为6.0 nm的纳米In2O3,对纳米In2O3和大块In2O3材料作了室温同步辐射高压对比实验。X射线衍射测试结果表明在加压过程中,纳米In2O3和大块In2O3材料都发生从立方相到六方相结构的相变,相变开始的压力大约为15-25 GPa;压力增加约至40 GPa时,样品仍然是立方相和六方相In203的混合物;随着压力的释放,六方相纳米In2O未发生可逆相变。通过计算得出纳米In2O3和大块In2O3材料的体弹性模量分别是为296.06 GPa和178.87 GPa,纳米In2O3的体弹性模量大于大块材料,说明纳米In2O3比大块材料更难压缩。本论文采用溶液法制备了过渡族金属氧化物——纳米ZnO和Cu2O0,研究了它们在锂离子电池中的应用。以硫酸锌和氢氧化钠为原料试剂,以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂制备出带四或六个花瓣的石榴花状ZnO材料。组成该种材料的晶粒为直径约为10nm的纳米杆。溶液的强碱性决定了纳米杆沿[0001]方向生长;SDS决定生长过程中纳米杆在多方向堆积生长形成花轴和花瓣。光致发光谱显示石榴花状纳米ZnO具有强的紫外发射峰以及较宽的绿光峰。该种材料用作锂离子电池负极材料,100个循环后充放电比电容稳定在100 mAh g-1,显示出良好的循环稳定性。以乙酰丙酮铜作先驱体,乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂制备出纳米铜立方块,在氧的作用下被氧化成Cu2O,通过控制反应时间可以制备出纯Cu、Cu2O/Cu以及纯Cu2O产物。将Cu2O/Cu和纯Cu2O样品用作负极材料,进行锂离子电池性能测试,结果表明Cu2O/Cu样品中Cu的存在对其锂电循环性能没有明显影响。
张晓东[8](2010)在《准一维SiC和Si3N4纳米材料的合成与表征》文中研究表明准一维SiC和Si3N4纳米材料普遍具有优异的力学性能、光学性能和电学性能,在复合材料增强体和纳米元器件等领域都有着广泛的应用前景。然而,现有的工艺方法难以实现结构控制与高产率制备,严重制约着它们的研究和应用。因此,准一维SiC和Si3N4纳米材料的可控生长与高产率制备,是亟待解决的瓶颈问题。本文从反应热力学与动力学出发,对准一维SiC和Si3N4纳米材料进行设计,首先合成出非晶态SiO2/C纳米复合粉体作为前驱体原料,然后分别在Ar和N2气氛中进行热处理,成功实现了具有不同结构的准一维SiC和Si3N4纳米材料的可控生长与高产率制备。针对一般原料转化率较低的问题,设计并合成出一种高效的新型原料。选用硅溶胶和蔗糖为原料,经过溶胶凝胶和热分解工艺获得黑色的非晶态SiO2/C纳米复合粉体。其中,纳米复合粉体的颗粒为3050nm,具有碳包覆二氧化硅的纳米结构。非晶态SiO2/C纳米复合粉体在1109℃时即开始发生碳热还原反应,1290℃时反应放出大量的SiO和CO气体,热处理温度比热力学的计算值降低至少300℃。在不引入任何添加剂的情况下,将SiO2/C粉末直接置于Ar气氛中进行热处理,热处理温度为1200℃时生长出SiC纳米线;将粉体直接在N2气氛中热处理,1300℃时生长出Si3N4纳米纤维。SiO2/C粉末具有较高的反应活性,是合成准一维SiC和Si3N4纳米材料的理想前驱体。在Ar气氛中对前驱体进行热处理制备准一维SiC纳米材料,系统地研究其生长规律,并对各种结构进行表征。当初始Ar压强0.10.5MPa,在12001550℃温度区间内对非晶态SiO2/C纳米复合粉体直接热处理,然后缓慢降温,即可获得平直的SiC纳米线。纳米线的生长具有如下规律:SiC纳米线的直径受Ar气压强的影响较大,气压越高纳米线的直径越小,直径可以在501000nm的范围内进行控制;SiC纳米线的长度受热处理温度和时间的影响较大,随着温度的升高和时间的延长纳米线的长度增加,长度可以在几微米至几厘米的范围进行控制;SiC纳米线的产率受到SiO2/C粉末配比和热处理温度的影响较大,SiO2/C粉末中C:Si比和温度的提高均有利于产率的提高。当初始Ar压强为0.3 MPa,在1550℃对C与Si的摩尔比为3:1的SiO2/C粉末进行热处理并保温4h时,SiC纳米线可以形成无纺布,纳米线的平均直径为100120nm、长度可达几个厘米。SiC纳米线具有良好的发光性能,可在246 nm至595 nm的波长范围内发射荧光;纳米线的电导率为0.141 S·cm-1,明显优于碳化硅块体材料;单根纳米线的拉伸强度最高可达31GPa。当初始Ar压强0.51.0MPa,在16501800℃温度区间内对非晶态SiO2/C纳米复合粉体直接热处理可获得具有串状结构的SiC纳米线。串状结构为β-SiC单晶,中心杆(或线)的直径50150nm,外围的串直径100500nm,长度分布在几十微米至几个毫米范围内。在气氛浓度较大的环境中,气相生长出的SiC纳米线带有大量的层错缺陷,这些缺陷位置利于SiC晶体的外延生长,从而在纳米线上生长出SiC晶片,自组装生长成独特的串状结构。通过控制热处理温度和Ar压强,实现对串状结构SiC纳米线的生长进行控制。当初始Ar压强0.20.5MPa,在14501600℃温度区间内对非晶态SiO2/C纳米复合粉体直接热处理然后快速降温可获得伴有球状结构的SiC纳米线,呈现珍珠项链状的形貌,纳米线的直径80100nm、长度可达几个毫米,小球的直径主要分布在110 m。当气相中存有较多未反应的SiO和CO气体情况下开始降温,SiO和CO气体容易在气氛压力和表面张力的共同作用下沉积到纳米线上并形成小球,从而自组装成为具有球状结构的SiC纳米线。通过调节热处理温度、反应时间、降温速率和Ar压强,可实现对伴生球状结构的SiC纳米线的可控生长。在N2气氛中对前驱体进行热处理制备准一维Si3N4纳米材料,系统地研究其生长规律,并对各种结构进行表征。当初始N2压强为0.21.0MPa,在14001600℃温度区间内对非晶态SiO2/C纳米复合粉体直接热处理可获得Si3N4纳米纤维。Si3N4纳米纤维的生长,可以通过热处理温度、保温时间和N2压强来进行控制。随着温度升高和保温时间延长,Si3N4纳米纤维由线状向带状过渡,且纳米带的尺寸逐渐增大;随着N2压强的增大,Si3N4纳米纤维的尺寸也逐渐增大。当初始氮气压力为0.2MPa,对C与Si的摩尔比为4:1的SiO2/C粉末进行热处理并保温4h时,可以得到高产率的无纺布状a-Si3N4纳米带,带宽150300nm,带厚2090nm。Si3N4纤维具有很好的发光性能,可发射波长范围246nm至595nm;电导率为10-9 S·cm-1,属于典型的半导体材料;具有优良的力学性能,纳米硬度和弹性模量分别为17.2GPa和180.8GPa。
孙梦[9](2010)在《Si3N4纳米纤维的气压合成工艺及性能研究》文中认为本文以硅溶胶和蔗糖为原料,通过溶胶凝胶、热裂解及气氛热处理工艺合成了Si3N4纳米纤维。首先,设计并合成出Si-O-C纳米复合粉体;然后,对Si-O-C纳米复合粉体进行气氛热处理工艺制备出Si3N4纳米纤维。系统研究了不同的气氛热处理工艺参数对纳米纤维生长的影响规律,并对Si3N4纳米纤维进行了光学、电学和力学性能的测试。氮化硅纳米纤维生长主要温度区间为14001600℃,反应温度对氮化硅纳米纤维的生长非常显着。1400℃时产物为很少量的直径约为100nm的氮化硅纳米线;1500℃时,为分布均匀的纳米带形貌,其中带宽300-400nm带厚70-100nm;当升温至1600℃时,仍为带状形貌尺寸已超出纳米级别。随着保温时间的延长,氮化硅纳米纤维的产量显着增加,在1500℃下保温时间由0.5h-4h增加纳米带形貌不变,都是分布均匀的带状形貌,带宽由150nm增至300nm左右,带厚由20nm增至90nm左右。气氛热处理的初始气压范围为0.2-1.0MPa,影响规律如下:1500℃条件下纳米带的尺寸随着压力增大而增大,其中带宽由200nm增至400nm,带厚由30nm增至90nm。1600℃条件下当压力为0.2MPa时,因为氮气不足产物中开始有SiC纳米线生成。随着烧结压力增大,氮化硅纳米纤维在空间分布上更贴近于原料生长,纳米带的带厚明显增大。根据温度和气氛压力对氮化硅纳米带的影响规律,我们对气氛热处理工艺予以优化。反应温度1500℃、初始氮气压力0.2MPa、保温2-4h时,可以得到高产率的a-Si3N4纳米带,带宽150300nm,带厚2090nm。此外,我们对Si3N4纳米纤维进行了光学、电学和力学的性能测试。其具有很好的发光性能,可发射波长范围246nm至595nm,并且对发光机理进行了深入的分析。纳米纤维电导率为10-9 S·cm-1属于半导体材料。根据纳米压痕得到其纳米硬度H=19.7GPa,弹性模量E=203.8GPa,具有优良的力学性能。
陈一峰[10](2010)在《低维碳化硅的VLS自组装生长研究》文中研究说明碳化硅(SiC)是IV-IV族二元化合物,是继第一代元素半导体(Si)和第二代化合物半导体(GaAs、InP、GaP等)材料之后的第三代半导体材料的典型代表。它具有带隙宽、临界击穿电场高、热导率高、饱和电子漂移速率高、介电常数小、抗辐射能力强、化学稳定性好等优点,在高温、高频、高功率、光电子及抗辐射器件等方面都具有巨大的应用潜力。气-液-固(VLS)生长技术被广泛的应用于纳米线、纳米棒的生长。由于催化剂的存在,在VLS生长过程当中,有液相参与材料的生长。采用VLS自组装生长SiC时,反应气体分解出的C和Si原子,在液滴的辅助作用下溶解于液相中,当C和Si原子在液滴中达到过饱和时,就会在液-固界面析出并生成SiC,这与液相外延非常类似,因此,VLS生长机制结合了液相外延和传统CVD方法的优点。由于有液相的参与,所生长出的SiC具有良好的结晶性。本论文采用VLS生长技术,进行SiC的生长,采用扫描电子显微分析技术、X射线能谱分析技术、X射线衍射分析技术、原子力显微分析技术、电子背散射衍射分析技术、透射电子显微分析技术和微区拉曼分析技术对样品进行了表征。首先,利用VLS生长技术,以金属Ni做催化剂,成功地在Si基片上合成了SiC晶须,生长出的SiC晶须直径从数nm到2.5μm,探索了VLS生长过程,研究了反应温度、生长气压、催化剂厚度等实验条件对SiC生长的影响,实现了SiC自组装生长的控制。在揭示了SiC自组装生长规律的基础上,为了实现SiC晶须的定位生长,我们采用图形化的Si基片,利用VLS技术,以Ni作为催化剂,成功地合成了3C-SiC微米柱阵列,微米柱直径达20μm。研究中发现,在SiC微米柱的微区拉曼图谱中,3C-SiC的纵向声子模峰的半高宽仅为8 cm-1,而且微米柱中残存应力小(仅为0.3 GPa),结晶良好。以此为基础,进一步生长出了长条状的SiC阵列(大小为0.05 mm×1 mm,深度为100μm),实现了3C-SiC的选择性生长。在SiC微米柱阵列的生长实验中,观察到了自组装SiC的横向生长现象。利用VLS的横向生长现象,开展了6H-SiC的同质外延生长研究。与传统CVD同质外延SiC薄膜相比较,采用VLS同质外延的SiC薄膜,虽然表面平整度较差(表面台阶高度约为15 nm,均方根粗糙度为4.5 nm),但有效地封堵了基片表面的微管。为了进一步提高薄膜质量,提出了“两步法”外延6H-SiC薄膜的技术路线。采用“两步法”外延的6H-SiC薄膜,既有效地封堵了微管,又使薄膜表面平整度获得了极大地改善(表面台阶高度降低为4 nm,均方根粗糙度降低为2.5 nm)。高分辨的X射线衍射分析图谱表明:“两步法”生长的SiC薄膜虽然分为了两层,但都具有良好的结晶性;并且在室温下,载流子浓度和迁移率分别为7.9×1018 /cm3和200 (cm2/Vs)。最后本论文还探索了3C-SiC薄膜的应力释放方法。以甲基三氯硅烷(MTS)作为反应气体,在Si基片上合成了多孔SiC薄膜,研究了温度、流量等工艺条件对多孔SiC薄膜生长的影响。在此基础上,以多孔SiC为缓冲层,有效地释放了Si基片与3C-SiC薄膜之间的应力,在Si基片上外延出了了质量较好的3C-SiC薄膜。SiC(100)X射线衍射峰的ω扫描半高宽仅为0.8°。
二、环境压力对硅纳米线及硅微米晶须生长的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、环境压力对硅纳米线及硅微米晶须生长的影响(论文提纲范文)
(1)AgNWs/CoNi复合材料制备及其双功能电催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
论文主要创新与贡献 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电催化概述 |
1.3 氧还原(ORR)/氧析出(OER)催化剂 |
1.3.1 ORR与 OER反应机理 |
1.3.2 ORR和 OER的电化学参数 |
1.4 ORR/OER催化剂研究现状 |
1.4.1 ORR催化剂研究现状 |
1.4.2 OER催化剂的研究现状 |
1.5 Ag基电催化剂 |
1.6 研究意义和研究内容 |
1.6.1 研究意义 |
1.6.2 研究内容 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料与仪器 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 材料的制备方法 |
2.2.1 银纳米线的制备 |
2.2.2 AgNWs@CoNi复合材料的制备 |
2.2.3 AgNWs@PPy@CoNi气凝胶的制备 |
2.3 表征方法 |
2.3.1 XRD分析 |
2.3.2 SEM分析 |
2.3.3 TEM分析 |
2.3.4 XPS分析 |
2.3.5 FTIR分析 |
2.3.6 TG分析 |
2.4 材料电催化性能表征 |
2.4.1 电极制备 |
2.4.2 电催化性能测试 |
2.4.3 稳定性测试 |
第3章 银纳米线的溶剂热合成 |
3.1 引言 |
3.2 反应温度对银纳米线微观结构的影响 |
3.3 控制剂类型对银纳米线微观结构的影响 |
3.4 控制剂含量对银纳米线微观结构的影响 |
3.5 反应压力对银纳米线微观结构的影响 |
3.6 银纳米线的微观结构表征 |
3.7 银纳米线形成机制 |
3.8 本章小结 |
第4章 AgNWs@CoNi的电催化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 表面活性剂PVP对材料微观结构的影响 |
4.3 钴镍合金含量对材料微观结构的影响 |
4.4 AgNWs@CoNi的微观结构表征 |
4.5 AgNWs@CoNi的 ORR电催化性能 |
4.6 AgNWs@CoNi的 OER电催化性能 |
4.7 本章小结 |
第5章 AgNWs@PPy@CoNi气凝胶的电催化性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 吡咯含量对材料微观结构的影响 |
5.3 钴镍合金含量对材料微观结构的影响 |
5.4 AgNWs@PPy气凝胶的微观结构表征 |
5.5 AgNWs@PPy@CoNi气凝胶的微观结构表征 |
5.6 AgNWs@PPy@CoNi气凝胶的ORR电催化性能 |
5.7 AgNWs@PPy@CoNi气凝胶的OER电催化性能 |
5.8 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士期间的学术成果 |
致谢 |
(2)氮化铝单晶纳米线的制备及发光性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 纳米材料及AlN纳米材料的发展 |
1.2.1 纳米材料简介 |
1.2.2 III-V族半导体材料 |
1.2.3 AlN纳米材料简介 |
1.3 AlN纳米线的制备方法 |
1.3.1 化学气相沉积法 |
1.3.2 自蔓延高温合成法 |
1.3.3 碳热还原法 |
1.3.4 分子束外延法 |
1.3.5 直流电弧等离子法 |
1.3.6 氢化物气相外延法 |
1.3.7 直接氮化法 |
1.4 AlN纳米材料的应用 |
1.4.1 真空-紫外敏感的低维光电探测器 |
1.4.2 高电子迁移率晶体管 |
1.4.3 深紫外LED |
1.4.4 同轴纳米电缆 |
1.4.5 晶须增强陶瓷基复合材料 |
1.5 论文的研究目的及研究内容 |
1.5.1 研究目的及意义 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 实验方案及性能表征方法 |
2.1 实验试剂与设备 |
2.2 实验方案 |
2.3 材料表征方法 |
2.3.1 X射线衍射仪(XRD) |
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
2.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.4 拉曼光谱仪(Raman) |
2.3.5 紫外-可见分光光度计(UV-Vis) |
2.3.6 光致发光光谱仪(Photoluminescence,PL) |
第三章 不同生长参数对AlN纳米线形貌的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 蓝宝石衬底的清洗 |
3.2.2 AlN纳米线的制备 |
3.3 样品的制备及结果分析 |
3.3.1 生长温度对AlN纳米线生长的影响 |
3.3.1.1 实验设计 |
3.3.1.2 纳米线物相分析 |
3.3.1.3 纳米线形貌分析 |
3.3.2 生长压力对AlN纳米线生长的影响 |
3.3.2.1 实验设计 |
3.3.2.2 纳米线物相分析 |
3.3.2.3 纳米线形貌分析 |
3.3.3 Ⅴ/Ⅲ比对AlN纳米线生长的影响 |
3.3.3.1 变氩气流量实验设计及结果分析 |
3.3.3.2 变氮气流量实验设计及结果分析 |
3.3.4 保温时间对AlN纳米线生长的影响 |
3.3.4.1 实验设计 |
3.3.4.2 纳米线物相分析 |
3.3.4.3 纳米线形貌分析 |
3.3.5 管口距衬底距离对AlN纳米线生长的影响 |
3.3.5.1 实验设计 |
3.3.5.2 纳米线形貌分析 |
3.3.6 最优参数下生长AlN纳米线 |
3.4 单晶AlN纳米线的生长机制分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 单晶AlN纳米线的光学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 单晶Al N纳米线的拉曼(Raman)光谱研究 |
4.3 单晶AlN纳米线的光致发光(PL)光谱研究 |
4.4 单晶Al N纳米线的紫外-可见(UV-Vis)光谱研究 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的学术成果 |
致谢 |
(3)稳定化纳米结构的电化学储能器件与纳电子生物探针(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 纳米材料与器件在电化学储能中的应用 |
1.2.1 锂离子电池结构、工作原理及电极材料分类 |
1.2.2 结构构筑稳定纳米电极材料的研究现状与挑战 |
1.2.3 晶体结构改性稳定纳米电极材料的研究现状与挑战 |
1.3 纳米材料在生物探针中的应用 |
1.3.1 生物纳电子学与纳电子生物探针的发展现状 |
1.3.2 硅纳米线合成与组装 |
1.3.3 硅纳米线纳电子生物探针的研究现状与挑战 |
1.4 本论文的选题意义与主要研究内容 |
1.4.1 选题意义 |
1.4.2 主要研究内容 |
第2章 稳定的碱金属离子嵌入化合物优化锂脱/嵌反应电极 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 碱金属离子嵌入化合物A?M?O(A=Li,Na,K,Rb;M=V,Mo,Co,Mn,Fe?P)的制备 |
2.2.2 材料、器件表征测试方法与仪器设备 |
2.3 碱金属离子嵌入化合物A?V?O(A=Li,Na,K,Rb)纳米线结构表征、储锂性能与稳定化机制 |
2.3.1 A?V?O(A=Li,Na,K,Rb)纳米线结构表征 |
2.3.2 A?V?O(A=Li,Na,K,Rb)纳米线储锂性能 |
2.3.3 A?V?O(A=Li,Na,K,Rb)纳米线碱金属离子嵌入稳定化机制 |
2.4 多种碱金属离子嵌入化合物A?M?O(A=Li,Na,K,Rb,M=V,Mo,Co,Mn,Fe?P)储锂性能与稳定化机制比较 |
2.4.1 A?M?O(A=Li,Na,K,Rb,M=V,Mo,Co,Mn,Fe?P)储锂性能 |
2.4.2 多种碱金属离子嵌入化合物稳定化机制比较 |
2.5 本章小结 |
第3章 自适应应变弛豫的褶皱石墨烯优化转换反应储锂电极 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极的制备 |
3.2.2 材料、器件表征测试方法与仪器设备 |
3.3 三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极表征与形成机理 |
3.3.1 三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极表征 |
3.3.2 三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极形成机理分析 |
3.4 三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极储锂性能与稳定化机制 |
3.4.1 三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极表征 |
3.4.2 三维褶皱石墨烯包覆硫化镍电极稳定化机制 |
3.5 本章小结 |
第4章 U形硅纳米线纳电子生物探针阵列的可控组装与稳定性增强 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 硅纳米线制备 |
4.2.2 材料、器件表征测试方法与仪器设备 |
4.3 U形硅纳米线生物探针阵列有序组装与电化学性能 |
4.3.1 U形硅纳米线阵列有序组装 |
4.3.2 U形硅纳米线内在应力表征分析 |
4.3.3 U形硅纳米线纳电子生物探针制备与电化学性能 |
4.4 U形硅纳米线原子层沉积处理与电化学稳定性测试 |
4.4.1 U形硅纳米线表面原子层沉积处理 |
4.4.2 U形硅纳米线生物探针在生理体液中电化学稳定性测试 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
博士期间已发表和即将发表的论文 |
博士学习期间参加的科研项目 |
致谢 |
(4)Si/ZnO微纳分级光阳极结构制备工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源和意义 |
1.2 基于微纳结构的光解水制氢研究现状 |
1.3 一维微纳米结构制备及其光制氢应用研究现状 |
1.4 微纳米分级结构制备及其光制氢应用研究现状 |
1.5 本文研究内容 |
2 Si/ZnO纳米/纳米分级光阳极结构制备 |
2.1 引言 |
2.2 Si纳米线的金属催化刻蚀制备 |
2.3 ZnO纳米线制备 |
2.4 Si/ZnO纳米/纳米分级结构制备及其光制氢性能的表征 |
2.5 本章小结 |
3 Si/ZnO微米/纳米分级结构制备及其光制氢应用 |
3.1 引言 |
3.2 Si微米线加工的工艺方案 |
3.3 Si微米线生长实验平台搭建 |
3.4 Si微米线制备及表征 |
3.5 Si/ZnO微米/纳米分级结构制备 |
3.6 Si/ZnO微米/纳米分级结构光制氢性能表征 |
3.7 本章小结 |
4 复合Si/ZnO微米/纳米分级光阳极结构制备 |
4.1 引言 |
4.2 Si/ZnO微米/纳米分级结构的薄膜修饰 |
4.3 Si/ZnO微米/纳米分级结构的量子点修饰 |
4.4 复合Si/ZnO微米/纳米分级结构形貌表征 |
4.5 复合Si/ZnO微米/纳米分级结构光制氢性能表征 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录一:攻读博士学位期间发表的论文目录 |
附录二:攻读博士学位期间发表的专利目录 |
(5)反应浸渗制备连续纤维增强SiC基复合材料及其性能研究(论文提纲范文)
缩略语表 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 连续纤维增强 SiC 基复合材料的研究进展 |
1.2.1 碳纤维和碳化硅纤维的研究 |
1.2.2 连续纤维增强 SiC 基复合材料的界面研究 |
1.2.3 连续纤维增强 SiC 基复合材料的制备工艺研究 |
1.2.4 连续纤维增强 SiC 基复合材料的应用研究 |
1.3 选题依据及研究内容 |
1.3.1 选题依据 |
1.3.2 研究内容 |
第二章 实验工艺与研究方法 |
2.1 实验用原材料 |
2.1.1 纤维 |
2.1.2 纤维编织体 |
2.1.3 其它实验用品 |
2.2 主要仪器与设备 |
2.3 材料制备 |
2.4 分析表征方法 |
2.4.1 密度和孔隙率测试 |
2.4.2 残余硅含量测试 |
2.4.3 粘度测试 |
2.4.4 力学性能测试 |
2.4.5 热物理性能测试 |
2.4.6 组成、结构及形貌分析 |
第三章 碳基中间体的设计与制备 |
3.1 碳基中间体的设计 |
3.1.1 涂层的设计 |
3.1.2 基体碳的设计 |
3.1.3 碳基中间体密度和孔隙率的设计 |
3.2 碳基中间体的制备 |
3.2.1 涂层的制备 |
3.2.2 基体碳的制备 |
3.3 本章小结 |
第四章 反应浸渗硅制备连续纤维增强 SiC 基复合材料 |
4.1 反应浸渗硅制备连续纤维增强 SiC 基复合材料的工艺设计 |
4.1.1 热力学分析 |
4.1.2 动力学分析 |
4.2 碳化硅纤维增强热解碳中间体经反应浸渗硅制备 SiCf/SiC 的研究 |
4.2.1 SiCf/PyC 中间体的密度及孔隙率 |
4.2.2 SiCf/PyC 中间体经 VSI 工艺制备 SiCf/SiC 的组成、结构及性能 |
4.3 碳化硅纤维增强树脂碳中间体经反应浸渗硅制备 SiCf/SiC 的研究 |
4.3.1 SiCf/RC 中间体的密度及孔隙率 |
4.3.2 SiCf/RC 中间体经 VSI 工艺制备 SiCf/SiC 的组成、结构及性能 |
4.4 碳化硅纤维增强热解碳与树脂碳复合中间体经反应浸渗硅制备 SiCf/SiC的研究 |
4.4.1 SiCf/PyC+RC 中间体的密度及孔隙率 |
4.4.2 SiCf/PyC+RC 中间体经 VSI 工艺制备 SiCf/SiC 的组成、结构及性能 |
4.5 石墨化对反应浸渗硅制备 Cf/SiC 性能的影响 |
4.5.1 石墨化前后 Cf/C 中间体的结构及性能 |
4.5.2 石墨化前后 Cf/C 中间体经 VSI 制备 Cf/SiC 的组成、结构及性能 |
4.6 反应浸渗硅制备连续纤维增强 SiC 基复合材料的结构分析 |
4.7 本章小结 |
第五章 反应浸渗硅合金制备连续纤维增强 SiC 基复合材料 |
5.1 硅合金的设计与制备 |
5.1.1 硅合金的设计 |
5.1.2 硅合金的制备 |
5.2 反应浸渗硅合金制备连续纤维增强 SiC 基复合材料的工艺设计 |
5.2.1 热力学分析 |
5.2.2 动力学分析 |
5.3 碳化硅纤维增强碳基中间体孔隙率对反应浸渍硅合金制备 SiCf/SiC 性能的影响 |
5.3.1 Si-Ti 合金 |
5.3.2 Si-Zr 合金 |
5.3.3 Si-Zr-B 合金 |
5.4 保温时间对反应浸渍硅合金制备 SiCf/SiC 性能的影响 |
5.4.1 Si-Ti 合金 |
5.4.2 Si-Zr 合金 |
5.4.3 Si-Zr-B 合金 |
5.5 浸渗温度对反应浸渍硅合金制备 SiCf/SiC 性能的影响 |
5.5.1 Si-Ti 合金 |
5.5.2 Si-Zr 合金 |
5.5.3 Si-Zr-B 合金 |
5.6 石墨化对反应浸渍硅合金制备 Cf/SiC 性能的影响 |
5.6.1 Si-Ti 合金 |
5.6.2 Si-Zr 合金 |
5.6.3 Si-Zr-B 合金 |
5.7 反应浸渍硅合金制备连续纤维增强 SiC 基复合材料的结构分析 |
5.7.1 不同温度下反应浸渗硅合金制备 SiCf/SiC 的微观结构 |
5.7.2 反应浸渗硅合金的反应机理分析 |
5.8 本章小结 |
第六章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(6)锂离子电池纳米硅复合负极材料的制备与研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 锂离子电池的发展 |
1.1.1 锂离子电池的发展现状 |
1.2 锂离子电池的工作原理 |
1.2.1 锂离子电池的结构组成 |
1.2.2 锂离子电池的工作原理 |
1.3 锂离子电池负极材料的研究进展 |
1.3.1 碳基负极材料 |
1.3.2 锡基负极材料 |
1.3.3 合金材料 |
1.3.4 过渡金属氧化物负极材料 |
1.3.5 硅基负极材料的研究 |
1.3.5.1 硅复合材料 |
1.3.5.2 多孔类硅 |
1.3.5.3 硅纳米薄膜及硅纳米线 |
1.4 本论文的研究内容与研究意义 |
第2章 实验 |
2.1 实验材料和仪器 |
2.2 电极制备与电池组装 |
2.2.1 电极制备 |
2.2.2 电池组装 |
2.3 电极表征方法 |
2.3.1 物理性能 |
2.3.2 电化学性能 |
第3章 纳米硅的制备与工艺参数分析 |
3.1 实验影响因素 |
3.2 实验工艺参数设置 |
3.3 实验结果分析 |
3.3.1 温度对沉积的影响 |
3.3.1.1 温度对表面结构的影响 |
3.3.1.2 温度对循环性能的影响 |
3.3.2 流速的影响 |
3.3.2.1 流速对表面形貌的影响 |
3.3.2.2 不同流速对电化学性能的影响 |
3.3.3 压力对性能的影响 |
3.3.4 保护气氛对性能的影响 |
3.3.5 温度为600℃对电极材料性能的影响 |
3.3.5.1 压力对性能的影响 |
3.3.5.2 气氛对表面性能的影响 |
3.3.6 热处理对电极材料性能的影响 |
3.3.7 反应气氛对材料性能的影响 |
3.3.8 在硅烷/氢气气氛下温度对电极性能的影响 |
3.3.9 硅烷/氢气气氛下流速对电极性能的影响 |
3.3.10 硅烷/氢气气氛下压力对电极性能的影响 |
3.4 小结 |
第4章 工艺参数对纳米硅材料的循环性的影响 |
4.1 硅烷/氩气作为反应气制备电极材料的循环性能 |
4.1.1 温度对电极材料循环性能的影响 |
4.1.2 不同流速下制备电极的循环性能 |
4.1.3 压力对电化学循环性能的影响 |
4.1.4 不同保护气氛对电化学性能的影响 |
4.1.5 热处理对电化学性能的影响 |
4.2 温度为600℃制备电极的循环性能 |
4.3 硅烷/氢气作为反应气制备电极材料的循环性能 |
4.3.1 循环性能测试 |
4.3.2 不同温度制备条件对电化学性能的影响 |
4.3.3 不同流速对性能的影响 |
4.3.4 不同压力对循环性能的影响 |
4.4 小结 |
第5章 优化后的纳米硅复合电极电化学性能分析 |
5.1 纳米硅电极的电化学性能测试和分析 |
5.1.1 循环性能测试 |
5.1.2 循环伏安测试 |
5.2 纳米硅电极在充放电过程中的结构变化 |
5.2.1 XRD测试 |
5.2.2 拉曼测试 |
5.3 纳米硅电极在循环过程中的表面变化 |
5.3.1 表面形貌分析 |
5.3.2 阻抗分析 |
5.4 小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
攻读学位期间公开发表论文 |
致谢 |
(7)In2O3的高压相变及纳米ZnO和Cu2O/Cu的制备(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第一章 绪言 |
第二章 文献综述 |
2.1 高压技术以及高压相变概述 |
2.1.1 高压实验技术 |
2.1.2 高压相变 |
2.2 纳米材料的制备 |
2.2.1 制备方法概述 |
2.2.2 过渡族金属氧化物纳米材料的制备 |
2.3 锂离子电池负极材料研究概述 |
2.3.1 锂离子电池负极材料的种类 |
2.3.2 锂离子电池负极材料发展中的问题与解决途径 |
第三章 纳米氧化铟的高压相变研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 立方相纳米In_2O_3的制备 |
3.2.2 同步辐射高压实验 |
3.2.3 常压X射线衍射、透射电镜及漫反射测试方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 立方相纳米In_2O_3的表征 |
3.3.2 高压相变实验结果分析 |
3.3.3 状态方程和体模量的计算 |
3.3.4 相变压力与禁带宽度的关系 |
本章小结 |
第四章 石榴花状纳米氧化锌的制备及其在锂离子电池中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 纳米ZnO的制备 |
4.2.2 表征测试 |
4.2.3 性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 ZnO纳米结构的表征以及形貌控制 |
4.3.2 光致发光谱 |
4.3.3 石榴花状纳米ZnO的锂离子电池性能测试 |
本章小结 |
第五章 纳米氧化亚铜/铜的制备及其锂离子电池性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 纳米Cu_2O/Cu的制备 |
5.2.2 表征测试 |
5.2.3 锂离子电池性能测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 纳米Cu_2O/Cu的表征 |
5.3.2 纳米Cu_2O/Cu的锂离子电池性能测试 |
本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
(8)准一维SiC和Si3N4纳米材料的合成与表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 准一维纳米材料的研究现状 |
1.2.1 准一维纳米材料的分类 |
1.2.2 准一维纳米材料的制备方法 |
1.2.3 准一维纳米材料的应用 |
1.3 准一维碳化硅纳米材料 |
1.3.1 碳化硅晶体结构 |
1.3.2 准一维碳化硅纳米材料的性能 |
1.3.3 准一维碳化硅纳米材料的制备 |
1.4 准一维氮化硅纳米材料 |
1.4.1 氮化硅的晶体结构 |
1.4.2 准一维氮化硅纳米材料的性能 |
1.4.3 准一维氮化硅纳米材料的制备 |
1.5 研究目的及主要内容 |
1.5.1 研究目的 |
1.5.2 研究内容 |
第2章 试验材料及研究方法 |
2.1 原材料及仪器 |
2.1.1 主要原料 |
2.1.2 仪器设备 |
2.2 材料的组织结构分析 |
2.2.1 X 射线粉末衍射 |
2.2.2 X 射线荧光光谱 |
2.2.3 扫描电镜 |
2.2.4 透射电镜 |
2.2.5 差热-热重分析 |
2.2.6 傅立叶红外光谱 |
2.2.7 拉曼光谱 |
2.2.8 X 射线光电子能谱 |
2.3 准一维纳米材料的性能测试 |
2.3.1 电学性能测试 |
2.3.2 光学性能测试 |
2.3.3 力学性能测试 |
第3章 准一维碳化硅和氮化硅纳米材料的设计 |
3.1 引言 |
3.2 设计原理 |
3.2.1 碳热还原反应 |
3.2.2 反应热力学 |
3.2.3 反应动力学 |
3.3 准一维碳化硅和氮化硅纳米材料的合成方案 |
3.4 前驱体的合成与表征 |
3.4.1 前驱体的设计 |
3.4.2 前驱体的合成 |
3.4.3 前驱体的表征 |
3.4.4 前驱体的反应活性 |
3.5 气氛热处理的实施 |
3.6 本章小结 |
第4章 准一维碳化硅纳米材料的合成、表征及性能 |
4.1 引言 |
4.2 合成工艺 |
4.3 原料配比的影响 |
4.3.1 宏观形貌观察 |
4.3.2 微观形貌与结构分析 |
4.4 温度的影响 |
4.4.1 热处理温度的影响 |
4.4.2 保温时间的影响 |
4.4.3 降温速率的影响 |
4.5 气氛压力的影响 |
4.6 高产率制备超长碳化硅纳米线 |
4.7 SiC 纳米线的性能 |
4.7.1 发光性能 |
4.7.2 电学性能 |
4.7.3 力学性能 |
4.8 本章小结 |
第5章 准一维氮化硅纳米材料的合成、表征与性能 |
5.1 引言 |
5.2 准一维氮化硅纳米材料的合成 |
5.2.1 合成工艺的选取 |
5.2.2 产物的表征 |
5.3 温度对准一维氮化硅纳米材料生长的影响 |
5.3.1 热处理温度的影响 |
5.3.2 保温时间的影响 |
5.4 气氛压力对准一维氮化硅纳米材料生长的影响 |
5.5 氮化硅纳米无纺布 |
5.6 氮化硅纳米纤维的性能研究 |
5.6.1 光学性能 |
5.6.2 电学性能 |
5.6.3 力学性能 |
5.7 本章小结 |
第6章 准一维碳化硅和氮化硅纳米材料的生长机理 |
6.1 引言 |
6.2 准一维碳化硅纳米结构的生长过程 |
6.2.1 平直型碳化硅纳米线的生长 |
6.2.2 串片状碳化硅纳米线的生长 |
6.2.3 串球状碳化硅纳米线的生长 |
6.3 准一维氮化硅纳米结构的生长过程 |
6.4 气-固界面诱导定向生长机制 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间所发表的学术论文及专利 |
致谢 |
个人简历 |
(9)Si3N4纳米纤维的气压合成工艺及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 纳米材料 |
1.2.1 纳米材料概述 |
1.2.2 纳米材料的分类及应用 |
1.2.3 一维纳米材料的制备 |
1.3 氮化硅材料的研究进展 |
1.3.1 氮化硅材料的性质 |
1.3.2 氮化硅材料的应用 |
1.4 氮化硅一维纳米材料 |
1.4.1 氮化硅一维纳米材料的研究现状 |
1.4.2 氮化硅一维纳米材料的制备 |
1.5 本课题的目的、意义及内容 |
1.5.1 本课题的目的、意义 |
1.5.2 主要研究内容 |
第2章 试验材料及试验方法 |
2.1 试验用主要原材料及仪器 |
2.1.1 主要原材料 |
2.1.2 主要仪器设备 |
2.2 材料结构和性能的表征方法 |
2.2.1 材料组织结构表征 |
2.2.2 材料基本性能测试 |
第3章 氮化硅纳米纤维的制备工艺与表征 |
3.1 制备氮化硅纳米纤维的反应过程分析 |
3.1.1 热力学计算基础 |
3.1.2 反应过程分析 |
3.2 Si-O-C 纳米复合粉体的制备 |
3.2.1 先驱体制备原理 |
3.2.2 Si-O-C 复合粉体制备 |
3.2.3 Si-O-C 复合粉体结果表征 |
3.3 Si-O-C 纳米复合粉体的气氛热处理 |
3.3.1 气氛热处理烧结工艺 |
3.3.2 氮化硅纳米纤维的表征 |
3.4 本章小结 |
第4章 热处理工艺对氮化硅纳米纤维生长的影响 |
4.1 烧结温度对氮化硅纳米纤维生长的影响 |
4.1.1 不同反应温度的影响 |
4.1.2 不同保温时间的影响 |
4.2 烧结压力对氮化硅纳米纤维生长的影响 |
4.2.1 1500℃/2h 不同烧结压力的影响 |
4.2.2 1600℃/2h 不同烧结压力的影响 |
4.3 气压烧结工艺参数优化结果 |
4.4 氮化硅纳米纤维生长机理分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 氮化硅纳米纤维的性能测试 |
5.1 氮化硅纳米纤维的光学性能 |
5.1.1 引言 |
5.1.2 氮化硅纳米纤维的光学性能测试结果 |
5.1.3 氮化硅纳米纤维的光学性能机理分析 |
5.2 氮化硅纳米纤维的电学性能 |
5.2.1 引言 |
5.2.2 氮化硅纳米纤维的电学性能测试结果 |
5.3 氮化硅纳米纤维的力学性能 |
5.3.1 引言 |
5.3.2 氮化硅纳米纤维的力学性能测试结果 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(10)低维碳化硅的VLS自组装生长研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 SiC 的结构与性质 |
1.1.1 SiC 晶体结构 |
1.1.2 SiC 的物理性质和电学性质 |
1.2 SiC 的应用领域 |
1.3 SiC 的研究现状 |
1.3.1 SiC 单晶的生长 |
1.3.2 SiC 薄膜的生长 |
1.3.3 SiC 晶须的研究现状 |
1.4 论文的选题依据和研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 SiC 薄膜的制备方法 |
2.1.1 化学气相沉积的原理 |
2.1.2 实验装置简介 |
2.1.3 VLS 自组装生长机理简介 |
2.1.4 催化剂的制备 |
2.1.5 SiC 薄膜的CVD 制备 |
2.2 SiC 薄膜的表征方法 |
2.2.1 扫描电子显微分析技术 |
2.2.2 原子力显微分析技术 |
2.2.3 电子能量色散谱分析技术 |
2.2.4 X 射线衍射分析技术 |
2.2.5 透射电子显微分析技术 |
2.2.6 电子背散射衍射分析技术 |
2.2.7 Raman 分析技术 |
第三章 SiC 自组装生长机理及其控制研究 |
3.1 SiC 晶须自组装生长过程研究 |
3.2 SiC 晶须生长控制研究 |
3.2.1 催化剂厚度对SiC 晶须的影响 |
3.2.2 H2 流量对SiC 晶须的影响 |
3.2.3 生长温度对SiC 晶须的影响 |
3.2.4 反应室气压对SiC 晶须的影响 |
3.2.5 影响SiC 晶须生长的其他因素 |
第四章 SiC 微米柱阵列的自组装生长研究 |
4.1 3C-SiC 微米柱阵列生长研究 |
4.1.1 实验方法 |
4.1.2 3C-SiC 微米柱阵列的合成 |
4.1.3 气体种类对3C-SiC 微米柱生长的影响 |
4.1.4 反应温度对3C-SiC 微米柱生长的影响 |
4.1.5 C/Si 比对 3C-SiC 微米柱生长的影响 |
4.1.6 反应室气压对3C-SiC 微米柱生长的影响 |
4.1.7 3C-SiC 微米柱阵列的微观结构 |
4.2 3C-SiC 薄膜的自组装生长 |
4.3 本章小结 |
第五章 SiC 薄膜的自组装同质外延生长 |
5.1 6H-SiC 薄膜的自组装同质外延与传统CVD 同质外延的生长比较 |
5.2 “两步法”同质外延SiC 薄膜 |
5.3 本章小结 |
第六章 SiC 多孔薄膜生长研究 |
6.1 实验方法 |
6.2 多孔SiC 薄膜生长研究 |
6.3 多孔SiC 缓冲层对SiC 薄膜的影响 |
第七章 主要结论与创新点 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
致谢 |
参考文献 |
攻博期间取得的研究成果 |
四、环境压力对硅纳米线及硅微米晶须生长的影响(论文参考文献)
- [1]AgNWs/CoNi复合材料制备及其双功能电催化性能研究[D]. 陈甜甜. 西安建筑科技大学, 2021(01)
- [2]氮化铝单晶纳米线的制备及发光性能研究[D]. 崔起源. 河北工业大学, 2019(06)
- [3]稳定化纳米结构的电化学储能器件与纳电子生物探针[D]. 赵云龙. 武汉理工大学, 2016(02)
- [4]Si/ZnO微纳分级光阳极结构制备工艺研究[D]. 盛文军. 华中科技大学, 2014(07)
- [5]反应浸渗制备连续纤维增强SiC基复合材料及其性能研究[D]. 王洪磊. 国防科学技术大学, 2012(12)
- [6]锂离子电池纳米硅复合负极材料的制备与研究[D]. 程美康. 大连海事大学, 2011(09)
- [7]In2O3的高压相变及纳米ZnO和Cu2O/Cu的制备[D]. 亓键. 浙江大学, 2011(08)
- [8]准一维SiC和Si3N4纳米材料的合成与表征[D]. 张晓东. 哈尔滨工业大学, 2010(08)
- [9]Si3N4纳米纤维的气压合成工艺及性能研究[D]. 孙梦. 哈尔滨工业大学, 2010(06)
- [10]低维碳化硅的VLS自组装生长研究[D]. 陈一峰. 电子科技大学, 2010(07)