NiO纳米片及其复合材料的制备、表征与相关性能研究
发布时间：2021-08-28 04:21
对于3d过渡族金属氧化物材料而言,其过渡族金属离子特殊的3d电子结构而产生的电子间强关联特性,使其具有特异的光电性能,对该类材料的研究和应用一直以来是物理学和光学等学科的研究热点。NiO作为一种宽带隙半导体材料且Ni2+离子具有3d电子结构,其3d电子间有强关联特性,室温下其禁带宽度为3.6 eV-4.0eV,在光催化、磁学和光学等方面有重要应用,探索NiO中光子与电子相互作用过程,对于揭示NiO在强光激发下不同电子跃迁的动力学过程和拓展其应用范围有重要的意义。同时,由于NiO本征受主缺陷的存在,而呈现p型导电特性。根据纳米材料表面异质结构的设计原则,构建p-n异质结复合材料以提高本体材料的光电化学性能也是一个重要的研究课题。本论文以NiO纳米片为研究对象,重点探索其电子跃迁的动力学过程并发展其激光器件,并以Ti02构建p-n异质结复合材料提高了其光生载流子分离且探索了光催化方面的应用。首先,利用水热法成功制备了 NiO纳米片,对其结构和性能进行了详细表征分析,NiO纳米片具有宽波段光学吸收特性,包括电子带间跃迁过程引起的紫外吸收、电子带内跃迁过程引起的可见波段吸收和近红外波段吸收,并...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＮｉＯ的晶体结构示意图（黒色圆点为Ｎｉ原子，白色圆点为０原子）??［７１］
??具有密堆积面心立方ＮａＣｌ结构，即岩盐结构，其晶体结构如图１．１所示［７１］。在??ＮｉＯ的晶体结构中，０２－以最紧密立方形式排列，而Ｎｉ２＋具有与０２＿相同的排列方??式，填充在０２＿构建的八面体空隙中，Ｎｉ２＋和０２＿的配位数均为６。另外，ＮｉＯ的??晶格常数为ａ＝ｂ＝ｃ＝０．４１８?ｎｍ，单晶ＮｉＯ的密度为６．６２?ｇ?ｃｍ－３?［７２］。同其他二元??过渡金属氧化物制备一样，很难制备出完全符合化学计量比的ＮｉＯ材料，大多??数情况下会有一些缺陷和杂质，归结起来主要是以ＮｉＯ和Ｎｉ２〇３的混合物质形式??存在，其中ＮｉＯ的立方晶相占主导作用，在对材料的晶相表征中一般很难检测??到其他物质的晶相，主要是由于其他物质的含量相对较少而造成的。Ｎｉ２０３的晶??体结构属于六角晶系
强烈的影响［８０，８１］。基于ＮｉＯ在物理学上的大量研宄表明，由于Ｎｉ２＋３ｄ电子强??的电子关联特性和窄的带隙，ＮｉＯ中Ｎｉ２＋３ｄ电子能够发生自旋轨道劈裂，可以??引起劈裂能级间的电子跃迁过程，如图１．４所示［８２］。从Ｎｉ２＋３ｄ８电子跃迁的能??级图可知，这种电子跃迁可以在可见光区和近红外光区能够引起十分弱的吸收??［８３］，即基态?３Ａ２ｇ（Ｆ）到激发态１Ｅｇ（Ｄ）?（１３４００?ｃｎＴ１）和?３Ｔ２ｇ（Ｆ）?（８６００?ｃｎＴ１）的吸收，??这使得对ＮｉＯ中Ｎｉ２＋３ｄ电子轨道劈裂能级间电子跃迁引起的光学吸收性能的研??宂具有极其重要的科学意义［８４］。??ｒ５?％，??￡４０００?－?——??（ｌＧ）?、?Ｉ??—?Ｊ—＼ｒ?３４５００??２００００?－一｜、??１６０００?－?（ｆＰ！＿?、、￡］??？??ＩＺＯＱＯ??！?８０００?－?、、?２４５００??ｉ?—?＼?＾４?１?ＪＩＵ．??Ｉ?４０００－?Ｚｒ．ｓＴ—￣￣??ＵＪ?，?Ｍ?Ｉ３－Ｗ０?ｔｓ??ｔ?了丨卜??４０００?－?＼?Ｉ?２８３００??、、８６００??８０００?－?＼、?Ｘ??１２０００?－?ｒ２??１?－＾１??图１．４Ｎｉ２＋３ｄ８电子跃迁的能级图ｔ８２］。??§?１．３．３气敏性能??ＮｉＯ作为一种｜）型半导体材料，具有良好的气敏性能［８５］。相比于ｎ型半导??体材料，ｐ型半导体材料的特点是随着被检测气体浓度的增加，气敏材料的电阻??值增大。待测气体与半导体气敏材料相互作用时，一方面在高温条件下，半导体??材料都具有催化作用
本文编号：3367782
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＮｉＯ的晶体结构示意图（黒色圆点为Ｎｉ原子，白色圆点为０原子）??［７１］
??具有密堆积面心立方ＮａＣｌ结构，即岩盐结构，其晶体结构如图１．１所示［７１］。在??ＮｉＯ的晶体结构中，０２－以最紧密立方形式排列，而Ｎｉ２＋具有与０２＿相同的排列方??式，填充在０２＿构建的八面体空隙中，Ｎｉ２＋和０２＿的配位数均为６。另外，ＮｉＯ的??晶格常数为ａ＝ｂ＝ｃ＝０．４１８?ｎｍ，单晶ＮｉＯ的密度为６．６２?ｇ?ｃｍ－３?［７２］。同其他二元??过渡金属氧化物制备一样，很难制备出完全符合化学计量比的ＮｉＯ材料，大多??数情况下会有一些缺陷和杂质，归结起来主要是以ＮｉＯ和Ｎｉ２〇３的混合物质形式??存在，其中ＮｉＯ的立方晶相占主导作用，在对材料的晶相表征中一般很难检测??到其他物质的晶相，主要是由于其他物质的含量相对较少而造成的。Ｎｉ２０３的晶??体结构属于六角晶系
强烈的影响［８０，８１］。基于ＮｉＯ在物理学上的大量研宄表明，由于Ｎｉ２＋３ｄ电子强??的电子关联特性和窄的带隙，ＮｉＯ中Ｎｉ２＋３ｄ电子能够发生自旋轨道劈裂，可以??引起劈裂能级间的电子跃迁过程，如图１．４所示［８２］。从Ｎｉ２＋３ｄ８电子跃迁的能??级图可知，这种电子跃迁可以在可见光区和近红外光区能够引起十分弱的吸收??［８３］，即基态?３Ａ２ｇ（Ｆ）到激发态１Ｅｇ（Ｄ）?（１３４００?ｃｎＴ１）和?３Ｔ２ｇ（Ｆ）?（８６００?ｃｎＴ１）的吸收，??这使得对ＮｉＯ中Ｎｉ２＋３ｄ电子轨道劈裂能级间电子跃迁引起的光学吸收性能的研??宂具有极其重要的科学意义［８４］。??ｒ５?％，??￡４０００?－?——??（ｌＧ）?、?Ｉ??—?Ｊ—＼ｒ?３４５００??２００００?－一｜、??１６０００?－?（ｆＰ！＿?、、￡］??？??ＩＺＯＱＯ??！?８０００?－?、、?２４５００??ｉ?—?＼?＾４?１?ＪＩＵ．??Ｉ?４０００－?Ｚｒ．ｓＴ—￣￣??ＵＪ?，?Ｍ?Ｉ３－Ｗ０?ｔｓ??ｔ?了丨卜??４０００?－?＼?Ｉ?２８３００??、、８６００??８０００?－?＼、?Ｘ??１２０００?－?ｒ２??１?－＾１??图１．４Ｎｉ２＋３ｄ８电子跃迁的能级图ｔ８２］。??§?１．３．３气敏性能??ＮｉＯ作为一种｜）型半导体材料，具有良好的气敏性能［８５］。相比于ｎ型半导??体材料，ｐ型半导体材料的特点是随着被检测气体浓度的增加，气敏材料的电阻??值增大。待测气体与半导体气敏材料相互作用时，一方面在高温条件下，半导体??材料都具有催化作用
本文编号：3367782
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3367782.html
