1 内蒙古工业大学化工学院, 呼和浩特 010051
2 内蒙古自治区煤基固废高效循环利用重点实验室, 呼和浩特 010051
多孔硅具有比表面积大、发光性能良好等特点, 目前对于多孔硅的研究已经涉及到生物与化学传感器、药物递送、光催化、能源等领域。多孔硅中的孔隙可有效缓解硅在锂化时的体积膨胀, 缩短锂离子从电解液向硅本体扩散的距离, 促进高电流密度下的充放电过程。因此, 多孔硅在储能领域得到了广泛研究与发展。但是一些挑战仍然存在, 如制备成本、刻蚀机理、多孔结构的调控、多孔硅的电化学性能等还不能满足商业化应用的要求。本文对目前国内外多孔硅制备方法的研究进行了综述, 并详细介绍了多孔硅在锂离子电池领域的应用。最后, 对多孔硅材料在储能领域的发展进行了展望。
锂电池 负极材料 多孔结构 金属辅助化学腐蚀法 碳催化 lithium battery anode material porous structure metal-assisted chemical etching carbon catalysis
1 1.大连理工大学 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
2 2.大连理工大学 材料科学与工程学院, 大连 116024
在多晶硅太阳能电池的生产过程中, 金刚线切割技术(Diamond wire sawn, DWS)具有切割速度快、精度高、原材料损耗少等优点, 受到了广泛关注。金刚线切割多晶硅表面形成的损伤层较浅, 与传统的酸腐蚀制绒技术无法匹配, 金属催化化学腐蚀法应运而生。金属催化化学腐蚀法制绒具有操作简单、结构可控且易形成高深宽比的绒面等优点, 具有广阔的应用前景。本文总结了不同类型的金属催化剂在制绒过程中的腐蚀机理及其形成的绒面结构, 深入分析和讨论了具有代表性的银、铜的单一及复合催化腐蚀过程及绒面结构和电池片性能。最后对金刚线切割多晶硅片表面的金属催化化学腐蚀法存在的问题进行了分析, 并展望了未来的研究方向。
金刚线切割 多晶硅 金属催化化学腐蚀法 制绒 综述 diamond wire sawn cut multicrystalline silicon metal-catalyzed chemical etching texturization review
1 郑州职业技术学院材料工程系，郑州 450121
2 山东农业大学机械与电子工程学院，泰安 271000
3 齐鲁理工学院机电工程学院，济南 250200
通过可控的化学腐蚀法完成了对碳化硅量子点的制备，而后经超声空化作用及高速层析裁剪获得水相的碳化硅量子点溶液，利用化学偶联法，一步实现了SiC量子点的表面物化特性调控。通过对制备工艺参数调整前后量子点微观形貌、光谱特性的表征，结果表明：腐蚀次数、腐蚀剂组分及腐蚀剂配比是影响碳化硅量子点光致发光效率的主要因素，调整腐蚀次数与腐蚀剂组分的配比，同时加入偶联剂分析纯硫酸，当以V(HF)∶V(HNO3)∶V(H2SO4)=6∶1∶1(体积比)的组分及比例腐蚀球磨后的β-SiC粉体时，制备出的水相碳化硅量子点光致发光相对强度最为理想。同时对碳化硅量子点表面巯基的形成机制与修饰稳定性进行了初步分析。
碳化硅量子点 化学腐蚀法 微观形貌 光致发光相对强度 光谱特性 表面修饰 SiC quantum dots(QDs) chemical etching method micromorphology relative photoluminescence intensity spectral characteristic surface modification
1 四川师范大学 化学学院, 四川 成都610068
2 四川大学 化学学院, 四川 成都610065
采用简便的化学腐蚀法在45 ℃下制备了橘红色荧光多孔硅(PS), 通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和比表面积(BET)对PS的结构进行了表征。研究发现, Ag+能在PS上发生氧化沉积而猝灭荧光。基于此, 建立了一种快速、灵敏检测Ag+的新方法。在优化实验条件下, Ag+浓度与PS的荧光强度在4.5×10-8～6.6×10-7 mol/L范围内呈良好的线性关系, 检测限为2.2×10-8 mol/L, 线性相关系数为0.991 4。该方法用于水样中Ag+的检测, 结果满意。
化学腐蚀法 多孔硅 荧光 chemical etching method porous silicon fluorescence Ag+ Ag+
1 河南师范大学物理与信息工程学院, 河南 新乡 453007
2 河南省光伏材料重点实验室, 河南 新乡 453007
3 河南省新乡市第五职业中专, 河南 新乡 453007
提出用碱溶液修饰硅纳米线阵列制作太阳能绒面的方法。实验中首先采用金属催化化学腐蚀法在Si(100)基底上制备了定向排列的硅纳米线阵列，然后将纳米线阵列浸入碱溶液中进行修饰，修饰时间分别为10，30，50，60，90 s。通过扫描电子显微镜（SEM）对硅纳米线阵列进行形貌分析，采用太阳能测试系统附带的积分球测量纳米线阵列绒面结构的反射光谱。通过测量和分析发现硅纳线阵列在碱溶液中修饰30 s时表面分布均匀，在400~1000 nm波段的综合反射率低于4%。结果表明碱溶液修饰纳米线阵列的方法能够有效分散束状硅纳米线阵列，明显降低绒面的反射率，并且初步分析了碱溶液修饰硅纳米线阵列的分散机理。
材料 硅纳米线阵列 减反射 金属催化化学腐蚀法 各向异性
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
2 中国科学院研究生院,北京 100049
3 1中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
提出了一种制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方案.该方案利用静态腐蚀过程中光纤所形成的特殊结构,及动态腐蚀过程中光纤在氢氟酸中的移动所带来的新月形弯液面在光纤表面接触位置的变化，通过合理控制腐蚀时间来制备尖端锐利、大锥角或多锥体角等各种结构的探针.设计方案采用计算机控制整个装置实现了探针制备过程的自动化，保持了腐蚀光纤探针实验条件的一致性.实验结果表明，采用此方案可以制备出尖端孔径小于100 nm且锥体角高达70°的光纤探针，且重复性高.此外，该方案的装置结构简单，实现容易.
扫描探针技术 扫描近场光学显微镜 光纤探针 化学腐蚀法 Scanning probe technology Scanning near-field optical microscopy Fiber probe Chemical etching
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
理论上分析了静动结合的化学腐蚀法制备探针的具体机理及过程。在静态腐蚀的过程中, 利用流体力学Young-Laplace方程的一级近似解获得了光纤插入到HF酸中形成的新月形高度。在动态腐蚀过程中, 详细分析了当静态腐蚀时间和动态腐蚀时间分别取不同值时, 光纤移动速度对光纤探针结构的影响。利用此法可制备出尖端锐利、大锥角或多锥体等各种结构的光纤探针。这为实验上制备出性能优良的探针, 为拓宽扫描近场光学显微镜的应用范围奠定基础。将上述理论分析的结果与本文实验中所得初步结果进行了比较, 所得结果一致。
光学器件 扫描近场光学显微镜 光纤探针 静动结合的化学腐蚀法 新月形
1 华南理工大学电信学院, 广东 广州 510640
2 湛江海洋大学理学院, 广东 湛江 524025
3 郑州大学物理工程学院, 河南 郑州 450052
4 广东省电信公司湛江分公司, 广东 湛江 524022
对管腐蚀法、熔接-熔拉腐蚀法、化学腐蚀法制备光纤探针分别进行了实验研究,并都得到了可用于光纤纳米生物传感器的高质量纳米光纤探针.三种腐蚀法均给出了实验的原理、条件和结果.根据实验结果,对三种探针制作方法进行了比较.
光纤纳米生物传感器 光纤探针 管腐蚀法 熔接-熔拉腐蚀法 化学腐蚀法
1 东南大学纳米科学与技术中心分子与生物分子电子学教育部重点实验室, 南京 210096
2 合肥市疾病预防控制中心,合肥 230061
基于虹吸原理,设计了一种动态化学腐蚀法的简易装置,用于制备近场光学显微镜光纤探针。在一般化学腐蚀法的基础上,通过改变虹吸管中水的流向和流速来有效地控制探针锥角和锥长,制备出多种形貌的光纤探针。与传统的静态化学腐蚀法相比,该法具有重复性高、探针形貌可控、操作方便、实验费用低廉、制备的探针表面光滑等优点。利用该装置,成功地制备出针尖尺寸50～300 nm,针尖锥角在16°～65°之间可调的光纤探针。同时,选择适当的液位差,通过一步腐蚀法制备出针尖尺寸小于50 nm,针尖锥角125°的双锥角光纤探针。并对可能的腐蚀机理进行了探讨。
仪器 近场光学显微镜 光纤探针制备 虹吸原理 动态化学腐蚀法
