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oe1(光电查) - 科学论文

5 条数据
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  • 通过W/Nb掺杂增强Bi4Ti3O12基Aurivillius陶瓷的压电性能与温度稳定性

    摘要： 该研究提供了一种有效诱导结构畸变的方法，通过缓解TiO6八面体的四方应变并降低氧空位浓度，从而提升BIT陶瓷的压电性能和温度稳定性。Bi4Ti2.98W0.01Nb0.01O12展现出最优压电系数(d33)达32 pC/N，居里温度高达655°C，且在500°C时仍保持3×106 Ω·cm的高电阻率。本文报道的最大d33值约为纯BIT(~7 pC/N)的四倍。此外，W/Nb共掺BIT的d33值与压缩模式传感器在25-600°C范围内的原位温度稳定性均呈现高度稳定特性。这些结果表明，W/Nb改性的BIT陶瓷是适用于高达600°C高温环境的极具前景的材料。

    关键词： Bi4Ti3O12、结构畸变、压电性能、氧空位、温度稳定性

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过萤石亚晶格的等价掺杂

    摘要： 钛酸铋（Bi4Ti3O12，简称BiT）是一种复杂的层状铁电材料，由三个类钙钛矿单元和一个类萤石单元沿横向交替堆叠构成。其基态晶体结构为单斜晶系，自发极化强度约50 μC/cm2且沿面内方向分布。BiT薄膜通常沿c轴方向生长，使极化矢量与生长取向对齐有利于多种潜在器件应用。众所周知，铁电材料的合理掺杂是调控自发极化强度和取向的有效手段。本研究通过第一性原理密度泛函理论和详细声子分析表明：相比类钙钛矿层，类萤石层中的铋原子对自发极化矢量的强度和取向具有更显著影响。低能硬声子模式特征表现为类萤石层发生横向位移及铋原子玻恩有效电荷的显著变化。因此，类萤石层中铋位点的掺杂会破坏对称性，导致横向方向形成未抵消的永久偶极矩，这为类萤石层铋位点掺杂提供了可能。我们研究了等价掺杂元素P、As和Sb，发现磷最能有效重定向自发极化——使极化强度的面外分量增强三倍，并促使自发极化矢量向横向方向旋转36.2°。

    关键词： 声子分析、掺杂、铁电性、Bi4Ti3O12、第一性原理、极化

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • CuS/Bi4Ti3O12 p-n异质结材料的燃烧合成、表征及其在可见光下高效降解2-甲基-4-氯苯氧乙酸除草剂中的光催化应用

    摘要： 本研究通过两步法合成了一系列CuS/Bi4Ti3O12 p-n异质结材料。首先采用尿素为燃料的简易燃烧法制备了Aurivillius相Bi4Ti3O12（BT），随后通过水热法沉积5-20 wt%的CuS对Bi4Ti3O12进行改性以制备异质结材料。合成方法与煅烧温度是影响Bi4Ti3O12材料形貌、粒径及相纯度的关键因素。在600℃煅烧温度下获得相纯的BT纳米片，其平面尺寸为150-200 nm，厚度介于50-70 nm之间。水热法制备的纯CuS包含直径1.2-1.6 μm的分级微球。该异质结构材料呈现由超薄CuS纳米片和BT纳米薄片构成的分级花状结构，HRTEM与微观结构研究揭示了两相间存在微观紧密相互作用。光学与电学测试表明，异质结形成显著提升了可见光吸收（400-800 nm）和载流子分离效率。在可见光照射下（3小时内降解率>95%），CuS/Bi4Ti3O12材料对2-甲基-4-氯苯氧乙酸（MCPA）除草剂的水相降解表现出优异光催化活性，其降解速率常数是纯BT材料的4.5倍。通过光谱法（以邻苯二甲酸和硝基蓝四氮唑为分子探针）确认·OH和O2·–自由基为活性物种。结合LC-ESI-MS、TOC及猝灭实验，阐明了光催化剂表面MCPA的降解机制。

    关键词： 光催化、2-甲-4-氯苯氧乙酸（MCPA）、硫化铜（CuS）、钛酸铋（Bi4Ti3O12）、p-n异质结

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 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

  • 用于可见光驱动光催化的选择性铁电BiOI/Bi4Ti3O12异质结构

    摘要： 铁电-光催化剂/光催化剂异质结具有极具吸引力的光催化活性。除了其内部电场促进的电荷载流子分离增强外，通过设计异质结界面还可进一步提升电荷转移效率。本研究利用铁电材料中存在的极化-吸附相互作用，在室温黑暗条件下成功将BiOI沉积于Bi4Ti3O12板片的特定表面（该区域被发现具有正极化特性）。通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分别验证了样品的晶体结构、形貌及组成。该异质结实现了更高的光催化活性，其活性增强机制被证实源于：改性的能带结构促进了光电子从Bi4Ti3O12向BiOI的转移、可见光吸收增强、正极化Bi4Ti3O12活性位点面积增加，以及消除了阻碍电荷转移的屏蔽层。

    关键词： 可见光驱动、光催化、异质结构、BiOI/Bi4Ti3O12、铁电性

    更新于2025-09-04 15:30:14