【摘 要】
：
α相氧化铁（α-Fe2O3）,作为n型半导体纳米材料,带隙约为2.0-2.2 ev,吸收波长可达600 nm,能有效吸收可见光。它具有化学稳定性好、成本低等优点,同时具有磁性可回收利用、对环境友好,可以应用在光催化领域且应用前景广。然而,由于α-Fe2O3载流子迁移率低,激发态寿命较短,限制了其光催化性能。另外,α-Fe2O3作为一种过渡金属氧化物,一些独特的特点使其可以应用在超级电容器领域。例如
论文部分内容阅读
α相氧化铁（α-Fe2O3）,作为n型半导体纳米材料,带隙约为2.0-2.2 ev,吸收波长可达600 nm,能有效吸收可见光。它具有化学稳定性好、成本低等优点,同时具有磁性可回收利用、对环境友好,可以应用在光催化领域且应用前景广。然而,由于α-Fe2O3载流子迁移率低,激发态寿命较短,限制了其光催化性能。另外,α-Fe2O3作为一种过渡金属氧化物,一些独特的特点使其可以应用在超级电容器领域。例如理论比容量高（3625 F/g）、热稳定性好,且法拉第氧化还原反应可逆,因此α-Fe2O3可以作为超级电容器电极材料且性能优异,能够储存大量电荷,提供高的电容量。但导电性较差,此外氧化铁纳米颗粒易发生团聚,内部颗粒无法参与反应,导致没有足够的表面活性中心,使得比容量下降。因此本文将α-Fe2O3与金红石二氧化钛（rutile TiO2）复合制备α-Fe2O3/rutile TiO2纳米复合材料,二者之间形成异质结降低电子空穴对复合率,提高光催化性能。以及将Fe2O3与还原氧化石墨烯（rGO）和碳纳米管（CNTs）复合,Fe2O3颗粒可以负载在rGO/CNTs的网状结构上。一方面利用Fe2O3比容量高的优点,另一方面Fe2O3颗粒附着在rGO/CNTs网状结构上,促进Fe2O3颗粒发生反应。此外rGO/CNTs导电性好,弥补Fe2O3颗粒导电性差的缺陷,实现高比容量特性。全文研究内容如下:（1）首先通过水热反应和无模板法制备了磁性α-Fe2O3/rutile TiO2自组装纳米空心球。根据实验结果,发现加入的磷酸根离子（H2PO4-）量在控制空心球形状中起到至关重要的作用,其中最优的磷酸盐添加量为0.025 m M。由于α-Fe2O3与rutile TiO2（RT）之间形成了异质结,电子空穴对复合率降低,合成的α-Fe2O3/RT空心球光催化性能优异。在可见光照射下,100 min后对罗丹明B（Rh B）降解率为93%,高于纯α-Fe2O3的60%和RT的16%。α-Fe2O3/RT表现出顺磁性,可回收利用,避免环境二次污染。（2）采用微波水热法一步制备Fe2O3/rGO复合材料,实验方法简单快速。这种纳米复合材料由具有高电子电导率的石墨烯支架和微小的氧化铁颗粒相互连接组成,从而暴露出充足的氧化还原反应活性位点,并为电解质提供足够的接触反应位置。由于这些形态学上的优势,促进Fe2O3颗粒发生快速稳定的表面氧化还原反应,使得Fe2O3/rGO复合材料在1 A/g时提供了775 F/g比电容,电化学性能优异。（3）采用微波水热法制备Fe2O3/rGO/CNTs复合材料,Fe2O3颗粒生长在rGO/CNTs表面。rGO和CNTs形成的骨架一方面为Fe2O3颗粒提供大量的生长位点,另一方面加快电解质离子的传输和电荷转移,使得Fe2O3/rGO/CNTs复合材料在1A/g时提供了801 F/g的比电容,5000次循环充放电测试后,电容保持率为84.4%。
其他文献
随着科技和工业的快速发展,空气污染越来越严重,空气污染已成为全球关注的问题,日益增长的工业化带来的空气颗粒污染对公众健康构成了巨大威胁。因此,开发一种高效、高性能的绿色空气过滤器已迫在眉睫。随着工业化的发展,人类对石油的开采量也越来越多,尤其是海上石油,运输石油最经济的运输方式是海洋运输,因此海洋石油泄漏现象持续增多,这是一个全球性的环境问题,因为它对生态系统造成了严重的负面影响。首先,通过在滤材
本世纪以来,随着多铁性磁电材料的深入研究,基于磁电耦合效应的磁场型传感器相比其它磁场型传感器具有灵敏度高、成本低、易于小型化和集成化等优势,是当今微弱磁场信号检测领域研究的热点。本文从传感器的制备、测试系统的搭建与优化、传感器性能的影响因素及微弱磁场信号检测等方面开展了系统的工作,主要研究结果如下:1.磁电耦合传感器材料的制备与表征以及测试系统的搭建利用固相烧结法制备了纯度高、压电性能良好的锆钛酸
近年来,由于化石燃料的快速消耗,全球变暖和环境污染也许会成为人们亟待解决的问题。较高的能量密度和功率密度分别是锂离子电池和超级电容器所具有的优势,由于这个因素两者被认为主导市场的能源储能设备,但是它们由于本身的缺点限制,都不能满足现代社会的快速发展。那么我们最重要的任务就是寻找一种既具有高能量-功率密度和长循环寿命的能源存储器件。最近,由于离子电容器的正负极是两种反应类型的结合（嵌入脱出和吸脱附）
随着电子信息产业的高速发展,数据存储技术的革新面临着巨大的挑战。在应用于数据存储的诸多技术当中,自旋电子学提供了诸多可能方案。其中,电控磁性（磁电耦合）因其卓越而奇特的物理性能和巨大的应用前景而成为近些年的研究热点之。这一技术旨在发展高密度、高速度、低功耗、多功能的自旋电子学器件,以满足人们对于海量数据存储的需求。Fe3O4是一种具有良好导电性的铁磁氧化物,具有反尖晶石结构,其物理化学性质十分丰富
近些年来,煤、天然气等不可再生能源的开发与利用使环境污染和资源短缺等问题日益突出,迫切需要开发新型能源来替代化石燃料,因此,核能、地热能等新能源得到较快发展。然而这些能源的应用受到时间、地域等限制条件比较多,而且其存储问题也需要进一步地解决。在目前的能源存储设备里,锂离子电池由于具有能量密度高、使用便捷等优点而被广泛应用在交通工具、电子设备以及大型电网电站等领域。然而便携式电子设备及新能源交通工具
随着科技的进步与电子信息产业的发展,集成电路的技术革新面临新的挑战,这就对相应的电子元器件提出了更高的要求。作为三大无源器件之一的电感器在集成电路中有着广泛的应用,特别是在高频电路和无线通信等领域,比如变压器、振荡器和电源电压转换器等,都使用到电感器件。然而传统的平面螺旋电感由于占用芯片面积较大,高频时性能恶化严重,无法满足器件高频化和集成化的发展趋势,软磁材料由于其具有高饱和磁化强度、低矫顽力、
随着科学技术的快速发展和实验室成果的大量产学研转化,新兴的纳米材料开始越来越多地影响人们的日常生活。静电纺丝技术作为目前大批量生产纳米材料最简单和最高效的手段之一在世界范围内广泛传播,纳米纤维膜作为其终端产物之一具有不同于其他材料的纳米尺度效应和巨大的比表面积和孔隙率,而且在成分和结构方面还具有高度的可设计化,这些优点使静电纺丝纤维膜在生物医疗研究中具有广大的应用前景,特别是在止血、组织工程、药物
随着互联网时代的快速发展,人们对信息处理和信息呈现的要求越来越高。场效应晶体管,作为芯片和显示面板的基础功能元件,因此成为重要的的研究对象。金属氧化物由于其稳定的物化性能和便于合成的技术优势,受到科研界的广泛关注,并应用于诸多领域。将金属氧化物半导体应用于场效应晶体管,相比于传统的非晶硅FET,有利于实现低成本、高迁移率电子器件;将金属氧化物绝缘体应用于FET,与传统的二氧化硅FET相比,在更小的
近年来,挠曲电效应这种由应变梯度引起的电极化,以其在晶体材料中普遍存在的特性,引起了科学界的热切关注。目前,很多实验通过挠曲电极化在半导体、过渡金属氧化物和钙钛矿氧化物中实现了物理性质的力学调制,如电荷分布、电输运和铁电极化等特性,挠曲电效应被应用于传感器和驱动器的同时,在光电领域的研究也取得了突破,因其材料选择的多样性及结构中没有p-n结而不受Shockley-Queisser极限限制等特点而具
近年来,随着新课改的不断发展,初中物理教科书在丰富性和多样性方面取得了显著的进展,也得到了社会的广泛认可。同时,对教材类型和内容的研究也开始频繁地出现在人们的视野中,极大地促进了本国的基础教育的改革。本文选择初中物理教材“浮力”章节为研究对象,以《物理课程与教学论》中的质量评价表（见附录一）及《中学物理教材研究与教学设计》中的教材结构评价指标（见附录二）为依据,确定本文的比较维度,分别对6个版本的