硅纳米线的表面掺杂效应及应用

发布时间：2025-02-11 16:28

　　 纳米材料具有较大的比表面积,表现出与块体材料不同的性质。通过实验证明氢负载的硅纳米线能够加速铜氧化过程。这一过程可以用表面掺杂效应进行解释。这种由于尺寸的减小引起化学性质改变的现象——表面掺杂,有望能够在化学的各个领域得到广泛应用。

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【部分图文】：

图2 硅纳米线的扫描电子显微镜图片

硅纳米线采用氧化物辅助法合成,它的扫描电子显微镜图片如图2所示,是均匀的线状形貌。通过光学照片可以直观观察几个实验的不同变化。图1中的6个试样都是平放在实验桌上的。图1(a)为土黄色,这是硅纳米线的颜色,由于硅纳米线的密度比较小,所以它在铜粉的上面,看不到下面铜的红颜色;而图1(....

图3 硅纳米线、铜粉和实验1产物的X射线粉末衍射图

在实验1中,当加入氢氟酸后,硅纳米线外层的氧化硅被迅速除去,并使硅表面带上氢原子,表面负载氢的硅纳米线具有较大的比表面积,存在大量的缺陷位点和悬空键。这些缺陷和悬空键能够与空气中的水分子和氧气分子结合。水分子和氧气分子能够夺取硅纳米线导带(conductionband,CB)....

图1 铜粉氧化实验1-3的光学照片:(a)硅纳米线、微米铜粉和

设计3次实验。实验1是将硅纳米线(5mg),微米铜粉(50mg)和少量的水混合搅拌,放置于一聚氯乙烯塑料管中。铜粉较重,迅速沉于底部。表面被均匀分散的土黄色硅纳米线悬浮液覆盖(图1(a))。然后加入1mL质量分数为5%的氢氟酸,再利用磁力搅拌器搅拌1min。悬浮液颜色由....

图4 硅纳米线加速铜氧化过程的机理示意图

图3硅纳米线、铜粉和实验1产物的X射线粉末衍射图从电化学方面考虑,氢负载的硅纳米线的导带和价带值相对于标准氢电极分别为-0.42V和0.70V。O2/O2H-的标准电极电势为0.338V,氢负载的硅纳米线的导带和O2/O2H-标准电极电势的差值为0.758V,因此O2能....

本文编号：4033535