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用于锂离子电池的硅纳米线金属辅助化学蚀刻过程中的纳米颗粒排放
摘要： 作为高容量锂离子电池（LIBs）最具前景的负极材料之一，硅纳米线（SiNWs）已被广泛研究。金属辅助化学刻蚀（MACE）是制备硅纳米线的一种低成本、可扩展的方法。然而，该工艺产生的纳米颗粒排放因其对职业健康和公共健康的危害性而备受关注。本研究通过实验检测了三种尺寸（90纳米、120纳米和140纳米）硅纳米线MACE工艺产生的气载与水相纳米颗粒排放。制备的硅纳米线被用作锂离子纽扣电池负极，实验结果表明：采用90纳米、120纳米和140纳米硅纳米线的电池电极初始放电容量分别为3636 mAh g?1、3779 mAh g?1和3611 mAh g?1，初始充电容量分别为2721 mAh g?1、2712 mAh g?1和2539 mAh g?1。研究发现，每生产1千瓦时LIB电极时，140纳米硅纳米线的MACE工艺会产生高达2.48×10?颗粒/立方厘米的气载纳米颗粒浓度；120纳米硅纳米线的MACE工艺则产生质量浓度达9.95×10?毫克/升的高浓度水相颗粒排放。本研究可为锂电应用中硅纳米线MACE工艺的纳米颗粒排放提供实验数据，有助于未来该技术的环境影响评估与生命周期评价。
关键词： 锂离子电池（LIBs）、金属辅助化学蚀刻（MACE）、纳米颗粒排放、硅纳米线（SiNWs）
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过原子层沉积（ALD）在硅纳米线上沉积的氧化锌的光学特性
摘要： 在这项工作中，我们报道了通过结合纳米球光刻（NSL）、金属辅助化学蚀刻（MACE）和原子层沉积（ALD）技术合成硅核/氧化锌壳纳米线（SiNWs/ZnO）的概念验证结果。采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描和透射电子显微镜对制备的SiNWs/ZnO纳米结构进行了结构特性研究。X射线衍射分析表明所有样品均具有六方纤锌矿结构，晶粒尺寸范围为7-14纳米。通过反射光谱和光致发光光谱研究了样品的光学特性。SiNWs/ZnO样品的光致发光（PL）光谱研究表明缺陷发射带占主导地位，表明所制备的三维ZnO纳米结构存在化学计量比偏差。随着SiNWs蚀刻时间增加，观察到SiNWs/ZnO的PL强度降低，这反映了纳米线长度增加导致光散射增强。这些结果为电子器件和传感器的设计开辟了新前景。
关键词： 纳米球光刻（NSL）、原子层沉积（ALD）、硅纳米线（SiNWs）、金属辅助化学蚀刻（MACE）、氧化锌（ZnO）
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于染料敏化太阳能电池的高效对电极的SiNW/C@Pt阵列
摘要： 现代能源需求与环境可持续性的紧迫问题促使许多研究团队聚焦于新型纳米材料制成的能量生成装置。我们制备了铂纳米颗粒修饰的硅纳米线/碳核壳纳米材料（SiNW/C@Pt），其制备流程相对简单：通过湿法化学刻蚀形成硅纳米线（SiNWs），采用化学气相沉积构建碳壳层，再经滴涂法和热处理嵌入铂纳米颗粒（Pt NPs）。将该纳米材料作为对电极（CE）应用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）测试中?；诶馄缀蚗射线光电子能谱（XPS）的材料表征数据显示，SiNW/C@Pt展现出优良电催化剂的潜力——拉曼光谱表明铂纳米颗粒修饰增强了硅纳米线/碳的表面反应活性，同时证实碳壳层包含石墨相（sp2杂化）与缺陷相（sp3杂化）两种碳形态。使用该材料制备的对称虚拟电池与DSSC器件分别实现了0.025 Ω·cm2的最小电荷转移电阻和9.46%的最高转换效率。
关键词： 核壳结构、缺陷碳、电催化活性、染料敏化太阳能电池（DSSCs）、对电极（CEs）、硅纳米线（SiNWs）
更新于2025-09-16 10:30:52