N719染料敏化BaTiO_3@TiO_2纳米复合电极的制备及性能研究

BaTiO_3是非常常见的铁电材料,经常用于制备铁电光伏器件或与半导体器件相结合来优化光伏器件的光电性能。采用水热法合成了BaTiO_3纳米颗粒,并在FTO玻璃上制备了BaTiO_3纳米晶薄膜,通过TiCl_4水溶液后处理的方法在BaTiO_3纳米薄膜上形成不同厚度的TiO_2层,利用XRD、SEM和TEM分别对BaTiO_3@TiO_2纳米复合薄膜的物相和形貌进行了表征。将此电极经N719染料敏化后作为染料敏化太阳能电池的光阳极,并进行了光电性能测试。研究结果表明,水热法制备的BaTiO_3薄膜晶型为四方相,呈球形多孔,平均粒径约50 nm;经过TiCl_4后处理,在BaTiO_3薄膜表面形成了锐钛矿相的TiO_2颗粒。180℃下水热合成的BaTiO_3纳米颗粒经过4次TiCl_4后处理制备成的染料敏化太阳能电池取得了最优性能,其光电流密度9.78 mA cm~(-2),开路电压765 mV,填充因子76.1%和光电转换效率5.69%。     

敏化剂修饰纳米晶TiO2多孔膜电极的光电化学行为

在TiO2纳米晶多孔膜电极上,修饰了合成的RuL2(SCN)2(L＝2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid)及聚苯胺,用光电化学方法研究了该纳米晶TiO2/敏化剂多孔膜电极的光电转换机理,并比较了两类敏化复合电极的光电转换效能.用染料或聚苯胺修饰纳米晶多孔膜电极后,可使该复合电极在可见光区吸收增加,光电流增强,且起始波长红移至＞600 nm,从而提高了宽禁带半导体电极的光电转换效率.     

ZnO/TiO2纳米管晶膜电极的制备及光电性能

采用水热法制备了ZnO纳米棒,以ZnO纳米棒为原料制备出ZnO/TiO2纳米管晶膜电极并应用于染料敏化太阳能电池.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)和N2吸脱附分析等研究了样品的结构、表面形貌和化学组成,并通过紫外可见光度计和电化学工作站探讨了煅烧温度在80~600℃范围内ZnO/TiO2纳米管电极的光电化学性能.此外,研究经TiCl4化学处理的ZnO/TiO2纳米管电极光电性能的改善情况.结果表明,600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管电极制备的染料敏化太阳能电池表现出较优的光电性能,其短路电流密度(Jsc)为2.28 mA/cm2,开路电压(Voc)为0.631 V,光电转换效率η为0.66%.600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管经TiCl4处理后的染料敏化太阳能电池的光电性能得到显著改善,其光电转换效率η提高到1.06%.     

Zn_2SnO_4掺杂对SrTiO_3陶瓷烧结温度和储能性能的影响

采用固相反应法制备了SrTiO_3+xmol%Zn_2SnO_4(x=1,2,5,10)陶瓷,研究了Zn_2SnO_4掺杂对SrTiO_3陶瓷烧结温度和储能性能的影响。结果表明,Zn_2SnO_4掺杂可将SrTiO_3陶瓷的最佳烧结温度从1 400℃降低至1 200℃。随着掺杂量的增加,SrTiO_3陶瓷的室温介电常数逐渐减小,击穿电场和储能密度呈现先增大而后减小的趋势。当Zn_2SnO_4掺杂量为2 mol%时,样品具有最大的击穿电场250 kV/cm和最高的储能密度1.06 J/cm~3。相较于未经掺杂的SrTiO_3陶瓷,储能密度提高了1.8倍。深入研究表明,由于烧结温度降低,SrTiO_3陶瓷的平均晶粒尺寸从5.5μm降低至0.8μm左右,从而增加了晶界的相对含量,提高了材料的绝缘性能,进而增强了SrTiO_3陶瓷的击穿电场,最终导致了SrTiO_3陶瓷储能密度的提高。     

铁氰化铈/还原石墨烯纳米材料的制备及其对水合肼的电化学检测

通过电沉积的方法,在玻碳电极表面上沉积铁氰化铈/石墨烯(Ce HCF/RGO)纳米复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征,发现其粒径大小均一。用循环伏安法(CV)研究水合肼在不同电极的电化学行为。结果表明,与RGO修饰电极(RGO/GCE)和铁氰化铈修饰电极(Ce HCF/GCE)相比,铁氰化铈/石墨烯复合物修饰电极对水合肼具有更好的电催化氧化性能。在一定条件下,它对水合肼响应的线性范围为2.87×10~(-7)~8.56×10~(-4)mol/L,检出限为8.5×10~(-8)mol/L。可用于水合肼的电化学传感检测。     

染料敏化太阳能电池介孔石墨相C3N4对电极的制备及电催化性能研究

以氰胺为原料,通过硬模板法制备了介孔石墨相C_3N_4(mg-C_3N_4)。用mg-C_3N_4代替Pt制备染料敏化太阳能电池对电极,并对其电催化性能进行了研究。N2吸附数据表明所制备的mg-C_3N_4具有较高的比表面积(87.4m2/g)和较大孔体积(0.45cm3/g)。电化学阻抗谱分析表明所制备的mg-C_3N_4电极的电荷跃迁电阻为42.5Ω·cm2,证明mg-C_3N_4电极对I3-还原反应具有较高的电催化活性。以mg-C_3N_4电极作为对电极组装染料敏化太阳能电池,在100mW/cm2光照下(AM 1.5),电池的光电转换效率达到3.72%,比无孔石墨相C_3N_4对电极所组装染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高了103%。     

电沉积制备铁氰化镍/Nafion纳米粒子及其对葡萄糖的电化学检测

采用电沉积的方法,在玻碳电极表面快速电沉积均匀分布的铁氰化镍/Naion纳米粒子。用X射线能量色散光谱图(EDX)和扫描电镜(SEM)对样品进行了表征,然后采用循环伏安法对该修饰电极进行电化学研究。结果表明:该电极对葡萄糖具有良好的电催化氧化性能,对葡萄糖响应的线性范围为1.560×10~(-6)~10.32×10~(-3)mol/L(R~2=0.999),检出限为1.2μmol/L(S/N=3)。制得的修饰电极对葡萄糖的电催化具有灵敏度高、重现性好和选择性强的优点。     

水热法制备纳米片状氧化镍及其对葡萄糖的电化学检测

以聚乙二醇为表面活性剂,采用水热法制备纳米片状Ni O,并用于电化学检测葡萄糖。通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分别对所得产物的结构和形貌进行表征。TEM结果表明,所得产物为超薄片状结构Ni O,其大小在50nm左右。采用循环伏安法(CV)研究纳米片状Ni O修饰电极在Na OH溶液中的电化学行为。结果表明,该电极对葡萄糖具有良好的电催化氧化性能,它对葡萄糖响应的线性范围为2.58×10-6~7.71×10-3mol/L,检出限为0.5μmol/L(S/N=3)。     

新型CMCS/WMCNTs修饰电极对槲皮素的电化学检测及应用

研究了一种黄酮类物质槲皮素在新颖的多壁碳纳米管(WMCNTs)/羧甲基壳聚糖(CMCS)复合物修饰电极上的循环伏安行为。实验采用直接滴涂方法制备CMCS/WMCNTs修饰电极,在不同的pH、扫描速度、底液浓度、修饰材料等条件下通过循环伏安法来研究槲皮素在修饰电极上电化学行为。修饰电极与裸电极相比,峰电流有明显提升,表明修饰材料对槲皮素的电化学氧化还原行为有一定的催化增敏作用。槲皮素在pH=5.0的醋酸-醋酸钠(NaAc-HAc)缓冲溶液中有一对明显的氧化还原峰,电极过程为等量质子和电子参与的吸附控制过程,且还原峰电流与槲皮素浓度在(1.0×10~(-4)~1.0×10~(-3))mol/L范围内呈良好的线性关系。     

复合汞膜修饰电极测定水样中超微量Cd~(2+)

研究了用复合汞膜修饰电极定量测定超微量镉的方法。以0.001mol/L NH4Cl为支持电解质,利用阴极扫描伏安法和阳极溶出伏安法分别进行测定,镉的出峰电位分别为-0.708和-0.788V,线性范围均为(1.0×10~(-8)~1.0×10~(-4)mol/L。尤其用溶出法所测的峰形好且干扰少,此法可用于环境水样中镉的检测。     

InP表面氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体电容界面特性及漏电特性的影响

采用原子层沉积系统中自带的等离子体发生器产生N_2等离子体直接处理InP表面,系统地研究了氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体(MOS)电容界面特性及栅漏电特性的影响。实验结果表明,氮化能有效降低界面缺陷密度和边界缺陷密度,抑制InP表面自然氧化物的形成,改善界面质量,提高Al_2O_3/InP MOS电容的电学性能。氮化之后,在Al_2O_3/InP界面会形成一个约为0.8 nm厚的界面层,积累区频散由7.8%降低至3.5%,滞回由130减小至60 mV,界面缺陷密度由5×10~(12)降低至2×10~(12)cm~(-2)·eV~(-1),边界缺陷密度由9×10~(11)降低至5.85×10~(11)V~(-1)cm~(-2),栅漏电流由9×10~(-5)降低至2.5×10~(-7)A/cm~2,这些数据充分证明了采用N_2等离子体直接处理InP表面来钝化Al_2O_3/InP界面的方法是有效的。     

Ag2Se量子点共敏化固态染料敏化太阳能电池光电性能研究

采用水相共沉积法制备Ag₂Se量子点(QDs), 并与染料共敏化制备固态染料敏化太阳能电池(DSSCs)。考察了Ag₂Se量子点不同敏化方式(TiO₂/N719/QDs, TiO₂/QDs/N719)及敏化时间(0~5 h)对DSSCs性能的影响。通过透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱图(UV-Vis)对Ag₂Se量子点结构及光学性质进行了表征; 采用光调制光电流/电压谱(IMPS/VS)以及交流阻抗谱(EIS)对器件中载流子传输过程进行了研究。TiO₂/QDs/N719的电池器件比TiO₂/ N719/QDs具有更高的单色光量子转化效率(IPCE)及光电转化效率, 这是由于TiO₂/QDs/N719可以吸附更多的量子点和染料。随着Ag₂Se量子点敏化时间的延长, 光电转化效率先提高后降低, 最高达到3.97%。Ag₂Se量子点在器件中起到了阻挡层作用, 可以促进电子传输, 抑制电子-空穴复合。而随着量子点敏化时间超过2 h, 电子陷入陷阱的几率增加, 导致器件的光伏性能下降。     

染料敏化太阳能电池敏化剂材料研究进展

染料敏化太阳电池(DSCs)是一种新型光伏电池,在充满前景的太阳能发电市场中,实现染料敏化太阳能电池商品化的最重要的前提之一就是提高能量转换效率.介绍了染料敏化太阳能电池的结构与基本原理,在影响DSCs能量转换效率的三大因素中,重点综述了通过染料敏化剂材料的设计和开发来提高电池光电流.介绍了钌多吡啶配合物、非金属有机染料、有机金属染料(酞菁锌和卟啉锌染料)的设计开发及其如何增加电池光吸收效率、降低染料分子在TiO2半导体材料上的聚集及电子复合,提高电池光电流.同时介绍了现阶段通过共敏化剂方法提高DSCs的光电能量转换效率的进展.最后,对于进一步提高能量转化效率所面临的挑战,以及DSCs的商品化前景进行了展望.     

奥氏体不锈钢在含铀碳酸钠溶液中的腐蚀行为

用动电位极化法和均匀腐蚀法研究了奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)在含铀碳酸钠溶液中的腐蚀行为.结果表明:铀酰离子对碳酸钠溶液中奥氏体不锈钢电极的阳极反应有抑制作用,95 ℃温度下,经过2 000 h,奥氏体不锈钢在0.06 mol/L Na4UO2(CO3)3 1.1 mol/L Na2CO3混合溶液中未发生可观测的腐蚀.给出了奥氏体不锈钢电极在含铀碳酸钠溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度.腐蚀样品经XRD分析表明沉积物由UO3和Na4UO2(CO3)3组成,XPS分析表明其中铀的氧化态为铀(Ⅵ).初步探讨了碳酸铀酰离子的作用机制,讨论了奥氏体不锈钢耐蚀的原因.     

(111)SrTiO_3衬底处理调制ZnO薄膜的面内外延关系研究

采用脉冲激光法在未处理和水浸泡的(111)SrTiO_3(STO)衬底上都生长得到了c轴取向的纤锌矿结构ZnO薄膜。ZnO薄膜与STO衬底之间的外延关系使用X射线进行研究。发现在未处理和水浸泡的(111)SrTiO_3衬底的面内排列分别是[1120]_(ZnO)//[110]_(STO)和[1100]_(ZnO)//[110]_(STO),它们之间相互旋转30o。ZnO薄膜相对于STO衬底的面内取向强烈依赖于衬底处理。可能是未处理和水浸泡STO衬底终止面的差别导致了外延关系的改变。相比来说,[1100]_(ZnO)//[110]_(STO)比[1120]_(ZnO)//[110]_(STO)能量更低,这是由于SrO_3比Ti终止STO衬底具有更高的成键密度和较低的界面能。     

CdS量子点/染料共敏化TiO_2纳米结构的光电化学性能研究

将CdS量子点沉积在TiO2纳米多孔薄膜上得到TiO2/CdS阳极。采用电脉冲沉积方法将非晶结构TiO2薄膜覆盖在CdS/TiO2阳极。经过染料敏化,得到CdS量子点/染料共敏化TiO2阳极。这种共敏化阳极的光电转化效率比TiO2/CdS阳极及TiO2/N719的光电转化效率显著提高,光电化学性能结果表明,CdS量子点/染料共敏化可以极大提高阳极对光的吸收强度及范围,提高光电流密度,进而提高光电转化效率。     

TiCl4和O2在金红石型TiO2(110)表面的吸附机理

基于密度泛函理论(DFT)中广义梯度近似(GGA)下的BLYP、PBE泛函,研究了TiCl_4、O_2在金红石型TiO_2(110)晶胞表面上不同位点的吸附,以及TiCl_4和O_2分子共吸附后在最稳定吸附构型上的解离过程。结果表明,O_2分子在TiO_2(110)晶胞表面上最稳定的吸附位点为氧空位,O_2分子吸附在氧空位后,其中一个O原子与Ti5c原子成键形成桥位氧(O_(bri));另一个O原子形成O增原子(O_(ada)),吸附能为-11.58 kJ/mol,Mulliken电荷布居分析表明O_2分子向表面转移了0.12 eV电荷;TiCl_4分子在TiO_2(110)晶胞表面上最稳定的吸附位点为桥氧位,吸附能为-48.64 kJ/mol,Mulliken电荷布居分析表明TiCl_4分子向晶胞表面转移了0.26 eV电荷;TiCl_4与O_2在各自最佳的吸附位上吸附后,TiCl_4分子在O增原子(O_(ada))的作用下按—TiCl_4→—TiCl_3→—TiCl_2→—TiCl的主要路径发生解离,在TiCl_4分子解离过程中,正反应方向上的活化能垒均小于逆反应方向上的活化能垒,说明TiCl_4分子的解离过程为放热反应。     

纳晶TiO2多孔薄膜电极的制备及其性能研究

用溶胶-凝胶法制备的TiO2胶体与乙基纤维素粘稠剂制备胶体溶液,通过丝网印刷技术制备纳晶TiO2多孔薄膜电极,对乙基纤维素的含量、TiO2的固含量和水热时间等制备工艺参数进行了研究.利用优化工艺条件后的纳晶TiO2多孔薄膜电极组装成染料敏化太阳能电池-TiO2/0.5molL LiI 0.05mol/L I2 0.5mol/L 4-叔丁基吡啶的三甲氧基丙腈溶液/Pt,在100mW/cm2光照条件下,光电转换效率可达到6.25%.     

用空间电荷限制电流法测量非晶硅基薄膜的隙态密度

利用常规的层状结构的空间电荷限制电流法,测得了具有一定厚度 d 的 GD-a-Si_(1-x)C_x∶H 和 GD-a-Si_(1-x)N_x∶H 膜不同含量 x 时的隙态分布 N(E):对 GD-a-Si_(1-x)C_x∶H 膜(d(?)1μm),当 x 为0、0.1、0.8时,平衡费米能级附近处的隙态密度 N(E_(?)~o)分别为2×10~(15)、4×10~(15)、6.2×10~(16)/cm~3·eV,对 GD-a-Si_(1-x)N_x∶H 膜(d(?)1μm),当 x 为0、0.05、0.2时,N(E_F~o)分别为2×10~(15)、3×10~(15)、4.5×10~(16)/cm~3·eV;得到了 GD-a-Si∶H 膜的隙态分布与膜厚度的关系,发现随着膜厚度的增加 N(E_F~o)在减小,当 d<1μm 时,N(E_F~o)约为10~(16)/cm~3·eV 的数量级,当 d>1μm 时,N(E_F~o)约为10~(15)/cm~3·eV 的数量级。对共面电极结构的样品,用温度调制空间电荷限制电流法(TM-SCLC),测得了 GD-a-Si∶H 膜的隙态分布,并对光处理前后的样品进行比较,发现强光照后存在有光诱导效应。我们对所得结果作了初步说明。     

三聚氰胺基螯合树脂的超声合成及在镍离子传感器中的应用

采用超声法制备了三聚氰胺-甲醛-乙二胺四草酰乙酸螯合树脂(MFT)。利用MFT/纳米碳管复合物修饰充蜡石墨电极WGE(MFT/MWCNTs/WGE)制备了一种镍离子传感器。采用场发射扫描电镜及电化学等技术表征了该修饰电极的特性。结果显示,羧基化纳米碳管对MFT螯合树脂具有较强的粘合力,可使该螯合树脂有效地分散,并均匀地吸附在纳米碳管上。MFT/MWCNTs/WGE对镍离子检测效果较好,在1.0×10-11mol/L～1.0×10-10mol/L的浓度范围内,Ni(II)的溶出峰电流与其浓度呈良好的线性增长关系,其线性方程为i(μA)=9.58438+1.07753C x(1×10-11mol/L),R=0.991,检测限为1×10-13mol/L(3σ)。