DOI: 10.1016/j.mseb.2022.115779

一维元素掺杂CdO纳米纤维是一种可用于能量收集设备的奇妙纤维材料，但是关于这些材料的报道很少。本研究描述了Nix/（CdO）1-x掺杂纳米纤维的制备与表征，重点介绍了由直流驱动静电纺丝技术制备的具有特定Ni浓度（0≤x≤15wt%）的纳米纤维的介电性能。X射线衍射、能量色散光谱和傅里叶变换红外光谱为晶体立方相和无杂质的CdO纳米纤维的形成提供了强有力的证据。Ni掺杂会改变纳米纤维的电学、光学和形态特征。纤维的粒度和平均直径分别在22-11nm和70-120nm范围内变化，而光子能量的光谱发射超过了1.7-1.2eV。阻抗、介电性能和电导率受到Ni掺杂的强烈影响，当x=15%Ni时，电荷转移电阻最小，电荷分离率最高。对具有可调特性的金属掺杂Nix/（CdO）1-x电纺纳米纤维的综合分析有望给可持续能源生产带来新的策略与机遇，并为生物医学、医疗保健、传感器设备和环境问题提供创造性的解决方案。

图1.用于沉积Ni浓度不同的Ni/CdO纳米纤维的直流静电纺丝系统示意图。该图显示了一个注射泵、直流驱动喷嘴、磁力搅拌器以及铜板支撑铝箔上收集的纳米纤维。

图2.Nix/（CdO）1-x（x=0、5、10和15wt%）纳米纤维样品的Rietveld精修X射线衍射图（a），以及（111）和（200）平面的2θ值的变化（b）。

图3.Nix/（CdO）1-x纳米纤维的SEM图像（a-d），其中x=0（a），5%（b），10%（c），15%（d），及其直径分布直方图（e-h），x=0的纯样品（i）和x=15%的掺杂样品（j）的能量色散x射线光谱。

图4.通过直流驱动静电纺丝技术生产的Nix/（CdO）1-x（x=0、5、10和15wt%）纳米纤维样品的漫反射光谱。

图5.Nix/CdO（1-x）（x=0、5、10和15wt%）纳米纤维样品的KubelkaMunk图，用于估计以eV为单位的能带隙值。

图6.电纺Nix/CdO（1-x）（x=0、5、10和15wt%）纳米纤维样品的吸收光谱。

图7.Nix/CdO（1-x）（x=0、5、10和15wt%）纳米纤维样品的FTIR图，用于表征化学键合特性。

图8.具有不同Ni含量（x=0、5、10和15wt%）的Ni/CdO纳米纤维样品的奈奎斯特图，（a）Z′实部与Z"虚部的关系图，（b）阻抗实部和（c）阻抗虚部与频率的关系图。

图9.具有不同Ni含量（x=0、5、10和15wt%）的Nix/（CdO）1-x纳米纤维样品的介电常数ε′（实部）（a）、ε"（虚部）（b）和损耗角正切（c）随施加场频率的变化（0.1-106Hz）而变化。

图10.所有镍含量组成（x=0、5、10和15wt%）的直流驱动电纺纳米纤维样品Nix/（CdO）1-x的电导率（a）和电容（b）与频率响应的关系。