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Abstract
Key Laboratory of Luminescence and Optical Information, Ministry of Education, School of Physical Science and Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
As typical quarternary copper-based chalcogenides, Cu–Zn–Sn–S nanocrystals (CZTS NCs) have emerged as a new-fashioned electrocatalyst in hydrogen evolution reactions (HERs). Oleylamine (OM), a reducing surfactant and solvent, plays a significant role in the assisting synthesis of CZTS NCs due to the ligand effect. Herein, we adopted a facile one-pot colloidal method for achieving the structure evolution of CZTS NCs from 2D nanosheets to 1D nanorods assisted through the continuous addition of OM. During the process, the mechanism of OM-induced morphology evolution was further discussed. When merely adding pure 1-dodecanethiol (DDT) as the solvent, the CZTS nanosheets were obtained. As OM was gradually added to the reaction, the CZTS NCs began to grow along the sides of the nanosheets and gradually shrink at the top, followed by the formation of stable nanorods. In acidic electrolytic conditions, the CZTS NCs with 1.0 OM addition display the optimal HER activity with a low overpotential of 561 mV at 10 mA/cm2 and a small Tafel slope of 157.6 mV/dec compared with other CZTS samples. The enhancement of HER activity could be attributed to the contribution of the synergistic effect of the diverse crystal facets to the reaction.
2D nanosheets 1D nanorods structure evolution Cu−Zn−Sn−S electrocatalytic hydrogen evolution Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122701
1 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000
2 辽宁省矿物高值化与储能材料重点实验室，辽宁 阜新 123000
石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种典型的sp2 π共轭体系聚合物半导体材料，具有多种独特的物理化学性质。但是，通过传统煅烧方式得到的g-C3N4存在比表面积小、暴露的活性位点少、在水溶液中分散性差等问题，限制了其实际应用。与块状g-C3N4相比，通过不同剥离工艺得到的g-C3N4纳米片具有比表面积高、载流子路径短、活性位点丰富、带隙大等优点，在能源、催化、传感等领域受到了广泛的关注。g-C3N4在剥离制备过程中存在纳米片团聚、能耗高、耗时长以及产量低等缺点。因此，有必要开发绿色且具有成本效益的g-C3N4纳米片制备方法。本文详细综述了自上而下的液相剥离、化学剥离和热剥离法的剥离机理，并对比了3种方法获得g-C3N4纳米片的结构、组成、片层厚度以及比表面积，同时介绍了其在光催化方面的应用进展，并对g-C3N4纳米片的进一步发展作出了展望。
石墨相氮化碳 剥离工艺 纳米片 光催化 graphitic carbon nitrides exfoliation process nanosheets photocatalysis
1 1.合肥学院 能源材料与化工学院, 合肥 230601
2 2.合肥学院 先进电池材料与技术重点实验室, 合肥 230601
3 3.长鑫存储技术有限公司, 合肥 230000
4 4.安徽大学 物质科学与信息技术研究院, 合肥 230039
5 5.安徽大学 材料科学与工程学院, 合肥 230039
钒酸铋(BVO)可用于光电化学(PEC)水解产氢, 但受限于其缓慢的表面水氧化动力学, 在电极表面修饰单一的析氧助催化剂达不到理想的性能。本工作在BVO电极表面修饰FeNiOx助催化剂可以显著降低起始电压, 增强光电化学性能。此外, 沉积g-C3N4后修饰FeNiOx助催化剂得到的光电极具有更优异的性能。厚度适合的g-C3N4纳米片与BVO构成Ⅱ型p-n异质结, 有效抑制了光生电子空穴的复合, 促进了电极的电荷分离。电化学测试结果表明, 沉积了g-C3N4后, 电极的电荷分离效率达到88.2%, 比BVO/FeNiOx (60.6%)提升了近1.5倍。经过g-C3N4和FeNiOx协同修饰的BVO/g-C3N4/FeNiOx电极, 表面电荷注入效率达到了90.2%, 同时, 在1.23 V (vs. RHE)条件下光电流密度达到4.63 mA∙cm-2, 是纯BVO (1.86 mA∙cm-2)的2.48倍。本工作为开发制备高性能光阳极提供了一种有效的策略。
g-C3N4纳米片 BiVO4 光电化学水解 FeNiOx助催化剂 p-n异质结 g-C3N4 nanosheets BiVO4 PEC water splitting FeNiOx co-catalyst p-n heterojunction
河南大学 材料学院，教育部特种功能材料重点实验室，河南 开封 475004
空穴注入效率低是制约蓝色量子点发光二极管（QLEDs）性能的关键因素。通过提升PEDOT∶PSS的电导率来增加器件的空穴注入效率是提升蓝色QLEDs性能的重要方向。由于二维材料碳化钛（Ti3C2Tx）具有较高的导电性、丰富的表面官能团及良好的亲水性等优点，有望通过掺杂提高PEDOT∶PSS的电导率。本文采用HCl/LiF刻蚀法制备了单层Ti3C2Tx纳米片，并将其掺杂到PEDOT∶PSS中制备了蓝色QLEDs器件。结果表明，当Ti3C2Tx的掺杂量为0.1%时，器件的最大外量子效率和电流效率分别达到15.2%和14.42 cd·A-1，与参比器件的9.09%和7.68 cd·A-1相比，分别提高了67%和87%。Ti3C2Tx纳米片对蓝色QLEDs器件性能提升有两个作用，一方面诱导PEDOT的构型从苯态到喹啉态转变，形成紧密堆积的大尺寸PEDOT纳米晶，并将这些导电纳米晶连接起来，构筑了新的电荷传输通道，提高了复合层的电导率；另一方面，通过掺杂实现了PEDOT∶PSS功函数的调节，提升了蓝色QLEDs器件的空穴注入效率。
Ti3C2Tx纳米片 蓝色量子点发光二极管 空穴注入 能级调控 Ti3C2Tx nanosheets blue light-emitting diode hole injection energy level regulation
1 太原学院 材料与化学工程系，山西 太原 030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
为了实现在无外加电源情况下对紫外光的长时间探测，基于WO3纳米片制备了具有自供能特性的紫外探测器。采用水热法在FTO玻璃衬底上成功制备了WO3纳米片阵列，并通过SEM、XRD等手段对样品进行分析，研究结果显示，长度约为2 μm、厚度约为200 nm的单斜相WO3纳米片均匀致密地生长并覆盖在整个衬底表面。制备的WO3纳米片的光吸收范围集中在紫外波段，对330~440 nm的光具有强的吸收能力。以WO3纳米片为工作电极制备了紫外探测器，测试结果表明，WO3纳米片紫外探测器能够在无外加偏压的情况下有效探测紫外光，且具有自供能特性。探测器的光电性能表现出高光响应电流（约为171 μA）和快速响应特性（上升时间约为25.7 ms，下降时间约为38.7 ms），并在多次紫外光开/关下保持良好的稳定性与重复性。
紫外探测器 三氧化钨 纳米片 水热法 ultraviolet detector WO3 nanosheets hydrothermal method 光学 精密工程
2023, 31(13): 1871
1 中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 军委装备发展部，北京 100032
紫外光电探测器是继红外激光探测技术之后发展起来的一种新型探测技术。其中基于宽带隙的低维半导体材料的紫外光电探测器是当下的研究热点之一。为了实现对宽带隙二维材料体系的拓宽以及高性能紫外探测器的研制，研究了机械剥离的铊镓硫（TlGaS2）纳米片的能带结构以及光谱性质，制作了基于TlGaS2纳米片的紫外光电探测器。结果显示，TlGaS2纳米片在紫外乃至日盲紫外波段均具有较高的吸收。探测器响应波段与光学吸收结果一致，对360 nm的紫外信号具有最佳的探测性能。此外，探测器在响应范围内均表现出了很低的暗电流以及优异的光电响应速度。测试结果说明了TlGaS2二维材料在紫外光电器件领域具有一定的研究前景和潜在的应用价值。
探测器 光电探测器 紫外光 铊镓硫纳米片 快速响应
沈阳建筑大学材料科学与工程学院, 沈阳 110168
相变储能材料应用于建筑保温领域, 以实现温度峰值荷载转移、降低建筑能耗的目的。制备了高度分散的二维蒙脱石纳米片, 利用其孔(空)腔表面吸附作用包覆封装储能材料-石蜡形成了薄壳结构。研究了石蜡浓度和十六烷基三甲基溴化铵浓度等对蒙脱石纳米片及其包覆封装效果的影响规律。分析了相变储能复合材料的热存储性能。将相变储能复合材料应用到建筑保温板中, 通过对相变储能保温板的力学性能和储热调温性能的测试, 表明二维蒙脱石纳米片/石蜡复合相变材料能够在保持保温板力学性能的同时, 有效提升其热阻, 并能延迟峰值温度的出现, 提升了室内居住环境的舒适性。这对新型建筑节能材料的研发和应用具有重要的理论和实践意义。
二维蒙脱石纳米片 石蜡 相变材料 保温材料 two-dimensional montmorillonite nanosheets paraffin phase change material thermal insulation material
国防科技大学 空天科学学院, 新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073
CO作为一种高毒性的气体,既是污染空气的元凶之一,长时间吸入也会对人体造成极大的伤害,甚至致死。如何实现CO的快速监测是传感领域面临的重要挑战。CO监测对保护人类健康和环境来说是一项必要的工作。在该研究中, 多孔CeO2纳米片(CeO2 NSs)通过火焰退火用简单水热法合成的中间产物CeOHCO3纳米片而得到。通过控制火焰退火时间, 可将氧空位引入到CeO2纳米片中。结果表明, 退火2 min得到的CeO2纳米片(CeO2-2min NSs)对CO气体表现出优异的重复性和选择性。尤其是, CeO2-2min NSs在450 ℃对500 μL/L CO的相应/恢复时间极快(2 s/2 s), 在宽范围内(10~10000 μL/L) CO浓度与响应值之间存在良好的函数关系。CeO2-2min NSs优秀的气敏性能可归因于多孔二维结构高的比表面积和晶体内丰富的氧空位。这项工作对设计检测宽范围气体的快响应气体传感器提供了借鉴。
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Abstract
Center for Biomedical Optics and Photonics (CBOP) & College of Physics and Optoelectronic Engineering Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province Shenzhen University, Shenzhen 518060, P. R. China
Functionalized black phosphorus (BP) nanosheets have been considered as promising nanoagents in cancer therapy due to their excellent photothermal conversion efficiency. However, it is still difficult to visually monitor the dynamic localization of BP nanoagents in cancer cells. In this paper, we systematically studied the second-harmonic generation (SHG) signals originating from exfoliated BP nanosheets. Interestingly, under the excitation of a high frequency pulsed laser at 950 nm, the SHG signals of BP nanosheets in vitro are almost undetectable because of their poor stability. However, the intracellular SHG signals from BP nanosheets could be measured by in vivo optical imaging due to the efficient enrichment of living HeLa cells. Moreover, the SHG signal intensity from BP nanosheets increases with the prolonged incubation time. It can be expected that the BP nanosheets could be a promising intracellular SHG nanoprobe employed for visually in vivo biomedical imaging in practical cancer photothermal therapy (PIT).
Second harmonic generation nanoprobe black phosphorus nanosheets in vivo imaging HeLa cells visual monitoring Journal of Innovative Optical Health Sciences
2021, 14(2): 2041006
