1 东华理工大学 信息工程学院，江西南昌33003
2 东华理工大学 软件学院，江西南昌330013
3 江西省核地学数据科学与系统工程技术研究中心，江西南昌001
为了获得高性能和低成本的氧化锌（ZnO）基紫外光探测器，使用Ga掺杂ZnO（ZnO∶Ga）作为光敏层，采用水热法合成了不同Ga掺杂浓度ZnO∶Ga微米棒，Ga与Zn的原子比分别为0%（未掺杂），0.5%，1%，2%和4%。使用X射线衍射仪（XRD）测试所有样品的晶体结构，发现它们都为六方纤锌矿结构的ZnO。采用扫描电子显微镜（SEM）观察它们的形貌，都呈现棒状结构。进一步，制备叉指图案氟掺杂的氧化锡（FTO）导电玻璃基底，将不同Ga掺杂浓度ZnO∶Ga微米棒分别涂覆在FTO上，得到5种简单结构的紫外光探测器，系统研究了它们的性能。结果表明：所有ZnO∶Ga微米棒紫外光探测器对365 nm紫外光表现出良好的响应。其中，1% Ga掺杂ZnO∶Ga微米棒紫外光探测器性能最佳，经计算，在365 nm波长处，它的响应度、增益和比探测率分别为13.13 A/W （5 V），44.63 （5 V），3.31×1012 Jones，响应时间和衰减时间分别为12.3 s和36.4 s。说明在ZnO微米棒中进行合适Ga掺杂能有效提高紫外光探测器的性能。该研究有助于基于ZnO∶Ga材料的紫外光探测器及相关器件发展。
紫外光探测器 镓掺杂氧化锌 微米棒 水热法 响应度 ultraviolet photodetector Ga-doped ZnO microrods hydrothermal method responsivity
上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093
钼酸镍(NiMoO4)是一种在储能和催化领域具有优异性能的材料, 但在电致变色领域还缺乏深入探索研究。本研究未使用晶种层, 采用水热法在透明导电玻璃基底上生长了多孔NiMoO4薄膜。采用掠入射X射线衍射仪(GIXRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对NiMoO4纳米片薄膜样品的晶相和微观形貌进行了表征, 并研究了NiMoO4薄膜的电化学性能和电致变色性能。结果表明: NiMoO4电致变色薄膜具有多孔结构, 能够为离子迁移提供充足的通道和反应活性位点。因此, NiMoO4薄膜表现出优异的电致变色性能, 其光调制幅度达到79.6%, 着色效率为86.2 cm2·C-1, 着色和褪色时间分别为9.5和12.7 s(在褪色过程存在一个快速和一个慢速步骤), 经过100次着色和褪色循环后光调制幅度仍可以保持最大光调制幅度的99.7%。此外, 该薄膜在0.3 mA·cm-2的电流密度下的面积比电容高达49.59 mF·cm-2。上述优异的性能使NiMoO4纳米片薄膜有望在高性能电致变色器件中得到重要应用。在器件的组装过程中, 探索合适的电解质以及与NiMoO4薄膜相匹配的对电极将是下一步研究工作的重点。
NiMoO4 电致变色 纳米片 水热法 NiMoO4 electrochromic nanosheet hydrothermal method
1 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
照明系统是光刻机的重要组成部分，其主要功能是对激光光束进行扩束、整形和匀光。石英晶体x晶向具有本征双折射特点，以其原理制作的偏振装置可实现对光束偏振态的控制，配合离轴照明，能够进一步提高光刻机照明系统的分辨率和成像质量。受传统石英晶体生长工艺和晶体自范性限制，用于偏振装置的大口径石英波片(＞50 mm)一直是石英晶体研究的难题。本文利用平行定向生长水热工艺，系统调整温度、压力、矿化剂种类和浓度、节流挡板开孔率等参数，成功合成了可用于193 nm波长的高透过率石英单晶，并加工出已知报道的最大尺寸160 mm石英波片坯料。实验过程中使用改进的框架籽晶法淘汰了可遗传腐蚀隧道缺陷，通过优化原料配比进一步降低Al3+、Na+等微量元素含量，控制升温曲线实现籽晶界面晶格匹配，从而淡化籽晶外延区域均匀性差异。对单晶样品进行微量元素含量、内透过率、双折射性能和光学均匀性表征，结果表明，石英晶体微量元素总含量控制在7×10-6以内，内透过率达到99.80%/mm，双折射率差不均匀性低于0.029 7%，140 mm有效通光口径内光学均匀性PV值达到3.9×10-6。
石英晶体 照明系统 深紫外 波片 偏振装置 水热法 quartz crystal illumination system deep ultraviolet waveplate polarization device hydrothermal method
白城师范学院 纳米光催化材料研究中心, 白城 137000
光催化CO2还原技术的关键是开发高效光催化剂, 而构建具有紧密界面结构的异质结是增强界面电荷转移, 实现高效光催化活性的有效途径。本研究采用静电纺丝技术结合水热法, 将Bi4O5Br2纳米片镶嵌在CeO2纳米纤维表面, 制得Bi4O5Br2/CeO2纤维光催化材料(B@C-x, x对应反应物的加入量)。利用不同方法表征其微观结构、形貌和光电性能。结果表明, 适当Bi4O5Br2含量的Bi4O5Br2/CeO2异质结可以显著提高CeO2纳米纤维的光催化性能。与纯Bi4O5Br2和CeO2相比, B@C-2在模拟太阳光下表现出最佳光催化活性, 不使用任何牺牲剂或共催化剂的条件下, CO生成速率达到8.26 μmol·h−1·g−1。这归因于Bi4O5Br2和CeO2之间的界面结合紧密以及构建的S型异质结, 使得光生载流子可以实现有效的空间分离和转移。本研究为定向合成Bi基S型异质结复合光催化材料提供了一种简便有效的方法, 为清洁能源转换探索了可行的途径。
Bi4O5Br2/CeO2复合纤维 异质结 光催化CO2还原 水热法 Bi4O5Br2/CeO2 composite fiber heterojunction photocatalytic CO2 reduction hydrothermal method
东北林业大学 生物质材料科学与技术教育部重点实验室, 哈尔滨 150040
以木糖为碳源, 利用嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷 (P123)/十二烷基硫酸钠(SDS)混合乳液构筑微反应器, 水热炭化制备马蹄形中空多孔炭。研究表明木糖在微反应器与溶液界面发生水热反应, 160 ℃水热条件下P123的亲水聚环氧乙烷嵌段(PEO)亲水性下降并向乳液内部增溶, 使乳液逐渐润胀和破裂。P123/SDS质量比会影响微反应器的完整度, 而水热时间可以调控微反应器的开口角度和空腔直径。开放性空腔能储存更多电荷和离子并缩短传输距离, 使多孔炭的比电容和能量密度增大且与空腔直径呈正相关关系。当P123/SDS质量比为1.25 : 1、水热时间为12 h时, 马蹄形中空多孔炭的开口角度(63°)和空腔直径(80 nm)最大、电化学性能最佳, 在6 mol·L-1 KOH三电极体系中电流密度1 A·g-1时比电容达292 F·g-1; 在两电极体系中电流密度0.2 A·g-1时比电容达185 F·g-1, 能量密度达6.44 Wh·kg-1; 电流密度5 A·g-1时5000次充放电循环后电容保持率达94.83%。
马蹄形 中空多孔炭 木糖 水热炭化 模板 界面 horseshoe-shape hollow porous carbon xylose hydrothermal carbonization template interface
1 河南工业大学理学院, 郑州 450000
2 上海大学理学院物理系, 上海 201900
本文采用热聚合法和水热法成功制备了ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂, 并对所制备样品的结构、形貌和光吸收性能等进行了表征和测试, 通过在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)和光解水产氢评估了样品的光催化性能。实验结果表明, 制备的ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂性能均优于ZnO和g-C3N4样品。此外, 当ZnO和g-C3N4的摩尔比为1∶1时, 所制备ZnO/g-C3N4复合样品的光催化性能最好。一方面, 此样品仅在30 min后便达到了94.36%的降解率, 其降解速率分别是ZnO和g-C3N4的5.6和6.7倍; 另一方面, 此样品6 h光解水产氢量为11.75 mmol, 产氢速率是g-C3N4的7倍。研究表明, 所制备的ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂在降解污染物和光解水产氢方面均展现出了优异的性能。同时, 本文还对ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂的光催化降解和产氢机理进行了研究。
ZnO/g-C3N4复合光催化剂 水热法 光降解 光解水产氢 活性自由基 ZnO/g-C3N4 composite photocatalyst hydrothermal method photodegradation photolysis aquatic hydrogen active free radical
渤海大学化学与材料工程学院, 辽宁省全谱太阳能电池转光材料专业技术创新中心, 锦州 121013
以钼酸钠、硝酸铁、磷酸和三亚乙基四胺为原料, 采用水热合成法成功制备了一种还原型磷钼酸盐与FeⅡ构筑的超分子化合物, 其化学式为［C8H24N4］1.5［C6H22N4］1.5{Fe［Mo6O12(OH)3(PO4)3(HPO4)］2}·5H2O (1), 并通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射(PXRD)和红外光谱(FT-IR)对其结构进行了表征。结果表明, 该化合物是由{Fe［P4MoV6O31］2}22- (记为{Fe(P4Mo6)2})、质子化的三亚乙基四胺和质子化的N, N′-二(氨乙基)-哌嗪通过氢键相互作用连接形成的三维超分子结构。电催化性能的研究表明, 化合物1对铬离子(CrⅥ)、铁离子(FeⅢ)、溴酸钾(KBrO3)和抗坏血酸(AA)具有良好的电化学传感性能和低检测限(LOD)。
还原型磷钼酸盐 超分子结构 电催化性能 水热合成法 晶体结构 reduced phosphomolybdate supramolecular structure electrocatalytic performance hydrothermal synthesis method crystal structure
1 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室, 武汉 430081
2 湖北省冶金二次资源工程技术研究中心, 武汉 430081
本文针对煤气化渣(CGFS)资源化利用困难的问题, 以CGFS为原料, 采用碱熔活化-水浸-水热法合成4A分子筛。在水钠比(n(H2O)/n(Na2O), 摩尔比)为80、硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3), 摩尔比)为2的条件下, 探讨了反应时间、水热温度和前驱液老化对合成的4A分子筛物相结构和微观形貌的影响, 提出了活化CGFS-P1分子筛-4A分子筛快速高效的转晶合成机理, 并利用硫酸铜溶液模拟含重金属离子工业废水, 测试了制备的4A分子筛对Cu2+的吸附性。结果表明, 在100 ℃反应12 h条件下能够制备出尺寸均一且结晶良好的4A分子筛, 其对Cu2+的吸附主要发生在前10 min, 吸附率达69.7%, 90 min时的最大吸附率高达97.3%, 饱和吸附容量为196.4 mg/g, 制备的4A分子筛表现出良好的吸附性能, 为CGFS高值化利用提供了理论依据和试验基础。
煤气化渣 碱熔活化 水热反应 4A分子筛 Cu2+吸附 结晶机理 吸附性能 coal gasification slag alkali fusion hydrothermal reaction 4A molecular sieve Cu2+ adsorption crystallization mechanism adsorption performance
秦思成 1,2,3,*吴锦绣 1,2,3齐源昊 1,2,3柳召刚 1,2,3[ ... ]张晓伟 1,2,3
1 内蒙古科技大学材料与冶金学院，包头 014010
2 内蒙古自治区高校稀土现代冶金新技术与应用重点实验室，包头 014010
3 轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室，包头 014010
以硫酸铵废水为原料，采用水热法制备了无水硫酸钙晶须(CSW)。首先研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和不同聚合度的聚乙二醇(PEG)对CSW生长行为的影响。然后用Materials Studio 2020软件对SDBS吸附在CSW表面进行分子动力学模拟，计算得到各晶面吸附能。结果表明，产物均为正交晶系的CSW。未加添加剂制备出的CSW平均长度为65.27 μm，长径比为40，但表面粗糙，分布不均匀。加入4%(质量分数)SDBS制备出的CSW形貌最优，分布均匀，表面光滑且均为针状，平均长度为136 μm，长径比为62。SDBS能促进CSW以螺旋位错的形式沿轴向生长，提高CSW长径比。
硫酸铵废水 水热法 无水硫酸钙晶须 添加剂 分子动力学模拟 吸附能 ammonium sulfate wastewater hydrothermal method anhydrous calcium sulfate whisker additive molecular dynamics simulation adsorption energy
