关键词： 多光子量子剪裁   表面等离激元   Er3+掺杂   Ag纳米颗粒   多激发光  

摘要： 通过高温固相法制备了NaBaPO_(4)∶Er^(3+)荧光材料。采用化学还原法制备银纳米颗粒(银球与银立方),并修饰到NaBaPO_(4)∶Er^(3+)荧光材料中形成复合材料。利用银纳米颗粒表面等离激元特性实现了多激发光窗口激发下NaBaPO_(4)∶Er^(3+)多光子近红外量子剪裁发光增强。实现了在377 nm与485 nm光激发下,银球纳米颗粒表面等离激元增强NaBaPO_(4)∶Er^(3+)四光子与三光子近红外发光;在519 nm光激发下,银立方纳米颗粒表面等离激元增强NaBaPO_(4)∶Er^(3+)三光子近红外发光。

关键词： Cu/Ag   混合纳米颗粒   Cu-Cu键合   甲酸   烧结  

摘要： 针对功率电子器件中电气互连的需求,提出了一种适用于功率电子器件封装的Cu-Cu键合工艺。采用纳米尺寸的Cu/Ag混合颗粒浆料作为Cu-Cu键合的中间层,并利用甲酸气体在最佳预处理温度180℃对Cu/Ag混合纳米颗粒浆料进行预处理,之后在260℃的键合温度、外加5 MPa压力的情况下完成Cu-Cu键合。通过测试发现,甲酸气体预处理后混合纳米颗粒浆料中Cu纳米颗粒表面的氧化物得到了有效还原,使得混合纳米颗粒烧结得更充分,键合后的截面变得更致密。此外,甲酸气体预处理后的断面上产生了明显的韧性形变,且Cu-Cu键合的剪切强度平均值达到65.6 MPa。结果表明,该种键合工艺可靠,为功率电子器件封装中高可靠的Cu-Cu键合提供了新的解决方案。

关键词： 纳米颗粒   快速Monte Carlo   GPU   颗粒群平衡  

摘要： 高温物理气相合成是合成纳米颗粒的重要方法之一,该过程包含复杂的成核、生长、凝并等颗粒动力学事件,对其进行精准、快速的数值模拟具有重要的指导意义。基于群平衡Monte Carlo方法,本研究采用GPU统一计算设备架构(CUDA)并行算法模拟Ag纳米颗粒的高温物理气相合成过程。为了提高计算效率,颗粒凝并事件考虑了快速Monte Carlo方法。该方法能够很好地描述纳米颗粒的高温物理气相合成过程,与实验测量对比表明,模拟结果基本吻合颗粒群尺度分布,计算速率平均提高13.8%。

关键词： 局域表面等离激元   金属纳米颗粒   强耦合  

摘要： 采用种子生长法制备了银纳米颗粒,通过电置换反应将单金属银颗粒转变为中空金银双金属纳米颗粒.电镜表征及吸收光谱的结果表明,通过控制种子溶液的加入量、超声时间和离心次数等条件,能够有效调控金属纳米颗粒的尺寸以及局域表面等离激元的共振峰位与目标分子匹配;进而可以利用配体交换反应在金属纳米颗粒表面包裹TDBC分子薄膜,实现表面等离激元-分子激子的强耦合.

关键词： 金属-有机聚合物   Ag纳米颗粒   非酶葡萄糖检测   电化学传感  

摘要： 金属-有机聚合物(MOPs)作为一种新型功能材料,用途广泛,但其导电性差,一定程度上限制了其在电化学传感领域的应用。本工作使用6-(3′-吡啶基)间苯二甲酸(H;PIA)配体,采用溶剂热法合成了一种新的Co基金属-有机聚合物,即[Co(PIA)(H;O);];(A),通过沉积还原的方法在其上负载Ag纳米颗粒(NPs),得到Ag@A纳米复合材料。A和Ag@A的一系列表征结果显示Ag NPs的掺入并不影响A的主体框架结构,该金属-有机聚合物的框架结构在复合前后保持稳定,Ag元素在Ag@A复合材料中分布均匀。电化学测试结果表明,该复合材料较本体金属-有机聚合物电化学性质显著改善,利用其修饰玻碳电极构建的非酶促电化学传感器可用于对葡萄糖溶液的检测。Ag@A对葡萄糖的氧化具有良好的电催化活性,可进行定量检测,其检测范围为5~1500μmol·L^(-1),检测限为1.59μmol·L^(-1),灵敏度为0.056μA·L·μmol^(-1)。此外,还对该传感器的选择性和稳定性进行了考察,其抗干扰检测能力强,可稳定至2000 s。

关键词： 光热作用   选择性作用   皮脂腺增生   皮脂腺细胞   光热效应   金黄地鼠   纳米颗粒   蛋白质谱  

摘要： 光热效应选择性作用于皮脂腺,抑制皮脂腺增生、抑制皮脂分泌,作为一种新的潜在的治疗痤疮的方法备受关注。Au-Ag@PDA纳米颗粒吸收近红外后具有良好的光热转换效率。本课题组首次发现干细胞膜载Au-Ag@PDA纳米颗粒,在808nm激光照射后显著缩小金黄地鼠皮脂腺斑大小并减少皮脂分泌[1]。本实验通过蛋白质组学分析方法,分析光热作用于皮脂腺后蛋白质谱的变化,进一步探讨机制。为新型光敏剂治疗痤疮提供理论依据。

关键词： SnO2/Si异质结   气体传感器   Ag纳米颗粒   SnO2/In2O3复合薄膜  

摘要： 二氧化锡（SnO2）是目前使用最广泛的气敏材料之一,其晶体结构属于四方晶系的金红石结构,具有较好的可靠性和机械性能,且对检测气体可逆。SnO2纳米薄膜具有比表面积较大、能耗较低、易与其它平面工艺相结合的优点,是制备集成化微型气体传感器的理想材料。本文采用磁控溅射法在p-Si衬底上沉积一层致密的SnO2纳米薄膜,形成SnO2/Si异质结,并通过在SnO2薄膜表面负载Ag纳米颗粒和复合金属氧化物In2O3提高传感器的灵敏度,缩短响应/恢复时间,主要研究内容与结果如下:首先,通过控制实验参数制备不同溅射压强、薄膜厚度和溅射功率的SnO2薄膜,分析不同参数对薄膜质量的影响。实验将溅射功率调置30 W,溅射压强分别设置为0.1 Pa、1.0 Pa、2.5 Pa,实验结果表明,在溅射压强为2.5 Pa时,异质结有较好的气敏特性,综合性能最优。在溅射压强为2.5 Pa时,改变薄膜的厚度,将SnO2薄膜的厚度分别设置为25 nm、40 nm、60 nm、80 nm,通过实验数据可知,当薄膜厚度在40 nm时,对测试气体的响应最佳,气敏性能最优。其次,采用磁控溅射法在SnO2薄膜表面沉积一层金属Ag,通过退火形成Ag纳米颗粒。实验结果表明,室温下,负载Ag颗粒后的薄膜提升了对乙醇和丙酮的灵敏度,当Ag的溅射时长为80 s时响应值最高;当测试温度为300℃时传感器对乙醇的响应值最高,且具有较好的重复性,对10 ppm的乙醇的响应值可达2.0,有良好的检测下限和选择性。最后,通过在SnO2薄膜表面沉积不同厚度的In2O3得到不同膜厚比的复合薄膜（SnO2与In2O3比例分别为1:1、2:1、3:1、4:1）。实验结果表明,室温下,复合薄膜对乙醇灵敏度显著提升,对反应气体的响应/恢复时间显著减少;当测试温度为400℃时对乙醇的响应值最高,且不同比例复合的薄膜均具有良好的重复性,对10 ppm的乙醇气体的响应值可达到4.5。综上,本文研究了SnO2/Si异质结的室温和升温后的气敏特性、负载金属Ag纳米颗粒和复合金属氧化物对单一SnO2气体传感器气敏性能的改进,为制备高灵敏度、低功耗的传感器提供参考。图45幅,表7个,参考文献81篇。

关键词： Au/Ag合金   Cu   混合催化剂   电催化CO2还原   串联催化  

摘要： 电催化CO2还原在常温常压下可以利用可再生能源所产生的电能将温室气体CO2转化为具有工业价值的化学品或燃料,是实现化学储能以及碳中和的有效途径之一。但在CO2转化方面还存在诸多问题,如理想产物的选择性较差、过电势较高、催化剂活性较低等,这些问题制约着电化学CO2还原的工业化应用。目前,电催化CO2还原的主要研究方向仍然是探索高效的电催化剂;设计并改性催化剂来提高产物的效率以及选择性是一条可行之路。根据一些可能的机制途径,认为CO是生成CH4和C2H4等CO2深度还原产物最重要的中间产物之一。因此,本文将对CO具有高度选择性的催化剂（Au、Ag）与能够将CO转化为深度还原产物（CH4、C2H4）的催化剂（Cu）偶联,通过物理混合并调控与Cu混合的比例,构建一系列串联催化体系。具体研究内容如下:（1）Au、Ag及Au/Ag合金纳米颗粒的制备与电催化CO2还原的研究利用种子生长法和高温退火法制备了Au、Ag纳米颗粒和具有不同原子比例（Au3Ag1、Au1Ag1、Au1Ag3）的Au/Ag合金纳米颗粒。XRD、UV-vis和TEM表征结果证明此类催化剂的成功制备。通过将催化剂负载在不同的基底和是否使用粘结剂对其电催化CO2还原性能进行比较。结果发现,对于某一催化剂而言,选择合适的基底以及粘结剂使用与否对其所表现CO2还原性能有着至关重要的作用。在-0.9 V～-1.3 V vs RHE范围内,Au、Ag纳米颗粒以及三种不同原子比例的Au/Ag合金纳米颗粒在电催化CO2还原为CO中均表现出70%～90%之间的较高法拉第效率。同时,还可以通过调节Au/Ag合金纳米颗粒的组成比例来控制其电催化CO2还原为CO最高法拉第效率的电势窗口。（2）Au-Cu、Ag-Cu及Au/Ag-Cu混合纳米颗粒电催化CO2还原的研究通过高温热还原法制备Cu纳米颗粒,将上述合成的Au、Ag及不同原子比例Au/Ag合金纳米颗粒与Cu纳米颗粒按所需摩尔比例（3:1、1:1、1:3、1:6）进行组合,制备出Au-Cu与Ag-Cu双金属混合催化剂和Au3Ag1-Cu、Au1Ag1-Cu、Au1Ag3-Cu三金属混合催化剂。结果发现,相较于Cu纳米颗粒,混合催化剂体系对CH4和C2H4具有更高的选择性。当Au1Ag3与Cu以摩尔比为3:1混合时,得到（Au1Ag3）3-Cu1三元金属混合催化剂,在-1.4 V vs RHE下,FECH4达到了49.0%,比Cu纳米颗粒在相同电位下(FECH4=30.4%)高出1.6倍。此外,Au/Ag合金纳米颗粒中Ag元素的含量和Cu组分分别决定了混合催化剂CH4和C2H4的选择性。具体来说,相似的Ag含量通常导致相似的FECH4,而在混合比例的研究中,较大的Cu比例（1:3、1:6）导致更高的C2H4选择性。特别地,（Au3Ag1）1-Cu3混合物催化剂在-1.0 V vs RHE下,CO2还原为FEC2H4达到了35.1%,(Cu纳米颗粒在-1.1 V vs RHE下,FEC2H4=19%)。研究发现,FEC2H4的增强可归因于Au3Ag1合金纳米颗粒向相邻的Cu纳米颗粒提供了高通量的CO,从而将CO转化为C2H4（即串联催化）。

关键词： Cu/Ag纳米颗粒   甲酸   预处理   烧结   Cu-Cu键合  

摘要： Cu、Ag纳米颗粒因其可满足低温烧结、高温服役的需求,近年来成为了功率器件封装材料领域的研究热点。Cu纳米颗粒在成本及抗电迁移方面具有一定的优势,但其表面易氧化,进而需要更高的烧结温度。相较于Cu纳米颗粒,Ag纳米颗粒具有出色的化学稳定性、导电性及相同尺寸下更好的低温烧结性能,但其使用成本较高。为了在获得较好的低温烧结性能的基础上降低成本,本文提出了一种基于甲酸预处理的Cu/Ag纳米颗粒中间层的Cu-Cu低温键合方法。本文首先研究了甲酸气体预处理对不同温度下Cu纳米颗粒浆料烧结及基于Cu纳米颗粒中间层的Cu-Cu低温键合的影响。通过分析200、225及250℃的烧结和键合温度下的实验结果发现,甲酸气体预处理后Cu纳米颗粒表面的氧化物得到了有效还原,使得Cu纳米颗粒烧结得更充分,250℃下烧结后的薄膜电阻率达到99.6μΩ·cm,Cu-Cu键合样品的剪切强度在5 MPa的键合压力、250℃的键合温度下达到41.0 MPa。为了进一步改善纳米颗粒浆料的烧结性能,以提高基于纳米颗粒中间层的Cu-Cu低温键合的质量,本文按3:1的Cu/Ag原子比制备了Cu/Ag混合纳米颗粒浆料用于Cu-Cu低温键合。通过分析相同的烧结和键合温度下的实验结果发现,甲酸气体预处理前后Cu/Ag混合纳米颗粒浆料的烧结性能较Cu纳米颗粒浆料均有了明显提升,且250℃下甲酸气体预处理后烧结薄膜电阻率达到39.7μΩ·cm,Cu-Cu键合样品的剪切强度达到60.5 MPa。此外,文中对不同条件下纳米颗粒浆料烧结后的微观形貌及Cu-Cu键合样品的微观形貌进行了研究,并进一步解释了烧结及键合的机理。研究结果表明,该种键合方法可靠,为功率器件封装中高质量的Cu-Cu键合提供了新的解决方案。

关键词： TiO2   光化   异质结   Ag纳米颗粒   MoSe2   g-C3N4量子点  

摘要： 作为第一种被用于光催化的半导体材料,二氧化钛在近几十年来被广泛研究。由于其无毒、无害、物理化学性质稳定、成本低廉,是最有望被实际应用的光催化材料之一。但块体TiO2的光响应范围窄,光生载流子复合率高,严重限制其应用。本论文通过水热法让二氧化钛生长在不同基底上,并分别选用g-C3N4,Ag纳米颗粒,MoSe2与其复合,实现光催化剂的改性,主要研究结果如下:（1）以四氯化钛为钛源,饱和氯化钠溶液为溶剂,尿素辅助水热在泡沫铜上引入TiO2纳米阵列（CF-TD）,控制水热反应时间调控TiO2的尺寸,再利用银镜反应在TiO2上负载银纳米颗粒（CF-TD-Ag NCs）。实验结果表明,水热时间4小时的TiO2纳米阵列表现出最佳的光催化性能,在3 h内几乎可以完全降解亚甲基蓝降解。银镜反应时长控制在4 min达到最佳的光降解性能,样品CF-TD-Ag NCs-4 min可以在18 min内完全降解亚甲基蓝;Ag纳米颗粒的负载增强了样品的光吸收能力且构筑的异质结加速了光生载流子的迁移。相较于CF-TD,样品CF-TD-Ag NCs-4min使光降解效率提升8倍。且CF-TD-Ag NCs复合材料对多种有机染料分子都具有较高的光降解活性。（2）通过水热法在钛网上引入二氧化钛纳米锥,其次采用水合肼辅助水热在二氧化钛中引入氧缺陷,并研究水合肼辅助水热时间和温度对材料形貌、结构以及性能的影响;实验发现水合肼刻蚀的水热温度温度对结构和性能有影响,水热温度越高,结构破坏的越严重,性能越差,当温度达到240℃时,金红石结构几乎完全破坏,且没有光响应能力;而水热时间则没有明显影响;又通过调整MoSe2的添加量,研究MoSe2的负载量对复合材料性能的影响,实验结果表明,0.05 mg的为最佳的MoSe2负载量,其光电流为纯二氧化钛的3倍;随着MoSe2负载量的进一步增加,复合材料的光电流开始下降。（3）通过酸性水热法在导电玻璃上引入二氧化钛纳米片,再利用氧化石墨烯的负电性和旋涂法依次负载氧化石墨烯和制备好的g-C3N4 QDs。实验结果表明,g-C3N4 QDs的负载增强了复合材料的光吸收,光电性能有所提高;氧化石墨烯的引入降低了光生电荷的迁移阻力,复合材料的光电性能进一步提高。