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酸处理的铁掺杂二氧化钛作为高性能光催化剂用于可见光照射下降解苯酚
摘要： 通过酸处理工艺显著提升了铁掺杂二氧化钛纳米颗粒的光催化活性。该光催化剂采用溶胶-凝胶法制备，Fe与Ti的摩尔比为0.5%，初始pH为3的酸性条件。通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)和漫反射光谱(DRS)对纳米颗粒进行了结构表征。研究发现光催化活性受到纳米颗粒表面氧化铁污染层的抑制。采用盐酸酸处理工艺清除了该污染层后，在可见光照射下使用500 mg/L Fe0.5-TiO2处理10 mg/L苯酚溶液时，90分钟反应时间内的光催化效率从33%大幅提升至57%（性能提升约73%）。这一显著改进是通过清除纳米颗粒表面的氧化铁污染层并将pH调节至弱酸/弱碱范围实现的。
关键词： 动力学、铁掺杂、苯酚降解、可见光、光催化剂
更新于2025-11-14 15:25:21
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在ZnO晶体基质中进行单掺杂、共掺杂和三掺杂Fe元素
摘要： 通过系统性的X射线光电子能谱（XPS）和电子顺磁共振（EPR）测试，结合X射线衍射（XRD）与扫描电子显微镜（SEM）的结构形貌分析，研究了Fe元素在ZnO基质中的掺杂行为——包括单掺杂、Mg共掺杂以及Mg与Cu三元共掺杂体系。同时考察了硝酸盐与氯酸盐不同掺杂溶液的影响。XRD结果表明：随着Fe掺杂浓度增加，薄膜结晶质量逐渐劣化；而Mg共掺杂与Mg+Cu三元共掺杂分别使主导晶面取向从(002)转变为(101)和(100)。单Fe掺杂ZnO薄膜呈现最平整均匀的表面，而共掺杂与三元掺杂薄膜则表现出具有三维形貌的过度生长表面结构。XPS分析揭示了Fe在ZnO晶格中的化学环境，证实其以Fe3?价态存在。观测到g值约2.0和4.3的两个特征信号，分别对应氧空位捕获电子和孤立Fe3?。随着Fe掺杂浓度升高，g～2.0信号强度显著增强，而g～4.3信号强度缓慢增加。研究还探讨了EPR信号在强度、线宽及g因子方面的温度依赖性。
关键词： 电子顺磁共振（EPR）、氧化锌薄膜、铁掺杂、X射线光电子能谱（XPS）
更新于2025-09-23 02:45:53
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SO2在铁/钴掺杂空位缺陷单壁(8,0)碳纳米管上吸附的第一性原理研究及其传感器应用
摘要： 为探索检测污染气体SO2的优良传感器，采用密度泛函理论（DFT）研究了SO2分子在Fe/Co掺杂碳纳米管（CNTs）及(8,0)单空位缺陷CNTs表面的吸附行为，并分析了吸附能、几何结构、能隙及电子结构。结果表明，Fe/Co掺杂和单空位缺陷可增强CNTs对SO2的吸附能力与灵敏度。综合各改性CNTs在吸附SO2分子前后的能隙变化及吸附强度，Fe掺杂CNTs（Fe-CNTs）和Co掺杂位点2单空位缺陷CNTs对SO2分子的检测性能更优。随着掺杂原子（Fe、Co、Ni）电子数的减少，吸附稳定性增强。本研究结果对设计SO2传感器件具有重要参考价值。
关键词： 二氧化硫、吸附、碳纳米管、共掺杂、空位、铁掺杂
更新于2025-09-12 10:27:22
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材料科学与工程参考模块 || 用于自旋电子学的III-V族和IV族铁磁半导体
摘要： 从晶体管首次问世以来，固态电子电路的迅猛发展令人瞩目。半导体（SC）加工技术的创新，助力维持了开发更小型、高性能电子设备的步伐。多数电子设备的运行依赖于控制电荷流动的能力。然而，当电子设备缩小至10纳米甚至更小尺度时，两大问题随之显现：首先，多种波动使得控制电子电荷流动变得困难。例如，当场效应晶体管（FETs）的沟道长度达到几纳米时，电子传输已无法用传统扩散方程描述。在纳米级器件中，掺杂原子位置的微小波动都会显著影响电子运动，导致输出电流难以预测和控制，进而造成器件参数的大幅波动。其次是由漏电流引发的巨大空闲能耗问题——当沟道长度进入亚10纳米范畴时，量子隧穿效应会导致漏电流产生。随着器件尺寸进一步缩小，更多高速运行的器件被集成，空闲能耗也随之攀升。为攻克这些难题，学界正积极探索多种新兴技术。其中颇具前景的"自旋电子学"技术，或将为电子学领域提供解决方案或全新框架。
关键词： 第四族半导体、铁磁半导体、锰掺杂、铁掺杂、铁磁性的电学调控、III-V族半导体、隧道磁阻效应、自旋电子学
更新于2025-09-10 09:29:36
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铁掺杂硫化镉纳米棒的合成与磁性能
摘要： 采用简便的水热法合成了六方相CdS及铁掺杂CdS纳米棒，并通过X射线衍射、能量色散X射线光谱、紫外-可见吸收、光致发光和X射线光电子能谱进行表征。研究了未掺杂与铁掺杂CdS纳米棒在室温下的磁学性能。实验结果表明，铁掺杂CdS纳米棒的铁磁性不同于未掺杂样品，其剩余磁化强度(Mr)和矫顽力(Hc)分别为4.9×10?3 emu/g和270.6 Oe，而光致发光性能不受掺杂影响。第一性原理计算显示，铁掺杂CdS纳米晶的铁磁性不仅源于铁掺杂原子，也来自镉空位，但主要贡献来自铁掺杂原子。
关键词： 水热合成、硫化镉纳米棒、铁掺杂、磁性能、光致发光
更新于2025-09-10 09:29:36
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双效增强Fe掺杂铜铁矿型CuAlO?的载流子浓度：二价金属离子掺杂与过量氧作用
摘要： 块状CuAlO2化合物因其合成工艺简单且原料廉价，被广泛研究作为p型金属氧化物半导体材料。研究表明，Fe掺杂可提升CuAlO2的电导率。通过深入分析揭示了Fe掺杂对CuAlO2载流子浓度提升的作用机制。采用固相反应法合成了x=0.00、0.05、0.10、0.15、0.20和0.30的Delafossite结构CuAl1?xFexO2粉体，利用X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收光谱(XAS)测定了各元素的原子-离子浓度及氧化态。载流子浓度的变化与CuAlO2中Cu2+/Cu1+比例相关，发现该比例升高源于二价金属离子(Fe2+)掺杂和过量氧(O2?δ)的双重效应。当Fe掺杂量为10 at.%时，样品获得最大载流子浓度8.09×1017 cm?3。
关键词： 铜价态、铁掺杂、CuAlO2、过量氧
更新于2025-09-10 09:29:36
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高度掺杂铁的A3B5半导体形成特征与性质研究
摘要： 通过脉冲激光沉积法生长过程中高度掺杂铁的InAs、InSb和GaSb半导体层进行了实验研究。在GaAs(100)衬底上形成各层的最佳温度为：250°C（InSb:Fe）、300°C（InAs:Fe）和350°C（GaSb:Fe）。当铁浓度较高（超过10 at%）时，这些层展现出铁磁特性，表现为霍尔电阻的磁场依赖性中出现滞后曲线、负磁阻效应，以及在某些情况下室温测量时呈现铁磁型磁化强度。铁原子不改变层的导电类型；InAs:Fe和InSb:Fe层具有n型导电性，而GaSb:Fe层由于本征点缺陷而呈现p型导电性。
关键词： 霍尔效应、A3B5半导体、铁磁特性、磁阻效应、铁掺杂、脉冲激光沉积
更新于2025-09-09 09:28:46
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银铁共掺杂二氧化钛纳米粒子在溶液及聚天冬氨酸涂层中的光催化与抗菌活性
摘要： 可见光区域活性光催化涂层在弱光环境或采用低紫外线含量LED灯的应用中具有抗菌价值。本研究考察了聚天冬氨酸聚合物涂层中不同掺杂比例的银/铁掺杂二氧化钛纳米颗粒（nTiO2）在明暗条件下的潜在活性。首先通过溶胶-凝胶法合成不同掺杂浓度的银/铁掺杂nTiO2，随后对其粒径及团聚分布、结晶度、表面特性与带隙特征进行表征。分别在AM1.5G模拟太阳光和可见光条件下，以亚甲基蓝（MB）为探针测试其光催化活性。从两组样品（银/铁掺杂nTiO2）中筛选出光催化活性最优的材料，在（a）溶液体系和（b）聚天冬氨酸纳米复合材料中，针对革兰氏阴性大肠杆菌（E. coli）和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌（B. subtilis）开展紫外与可见光照射下的抗菌测试。结果表明：银掺杂nTiO2样品展现出最佳光催化活性及优异抗菌性能（即使在黑暗环境中），这归因于其增强的带隙结构、比表面积，以及光催化活性与纳米颗粒表面银元素的协同作用。室温下未检测到nTiO2结构中银的溶出，为开发明暗双模式活性的新一代涂层提供了可能。
关键词： 铁掺杂、聚天冬氨酸复合材料、抗菌活性、光催化、银掺杂、纳米粒子、二氧化钛
更新于2025-09-09 09:28:46
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具有优异可见光光催化性能的BixTiyOz-Fe多相体系
摘要： 通过简便的水热法结合初湿浸渍法制备了基于铁掺杂钛酸铋的新型光催化剂，其具有卓越的可见光催化活性。起始材料由三个相组成：主要相Bi20TiO32与Bi4Ti3O12及非晶态TiO2紧密互连。铁掺杂进一步提升了原始材料本身已极高的可见光活性。这些材料展现的高可见光活性可归因于多个特性的协同作用：即低带隙能值（低至1.78 eV）、有利于可见光生电子-空穴对有效分离的结构以及相对较高的比表面积。铁掺杂可能作为钛酸铋相间的键合路径，且表面铁含量被发现是影响材料光催化活性的关键参数。最佳光催化剂的可见光活性优于相同实验条件下作为参照的商业TiO2 P25的紫外光活性。
关键词： 铁掺杂、Bi20TiO32、Bi4Ti3O12、可见光催化、苯酚降解
更新于2025-09-04 15:30:14