用于染料敏化太阳电池的TiO_2薄膜材料研究进展

人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力,太阳能己经成为越来越值得关注的重要能源。染料敏化太阳能电池(DSCs)是一种具有广泛应用前景的新一代太阳能电池,具有成本低,制备工艺简单等优势。一般而言,它由纳米结构金属氧化物半导体的光阳极、染料敏化剂,电解质和对电极等几个部分组成。纳米TiO2薄膜具有特殊的结构、性能和半导体光催化活性等特点,具有广阔的应用前景和重要的理论研究价值,是染料敏化太阳能电池(DSCs)光阳极的首选材料。本文介绍了染料敏化太阳电池中TiO2光阳极的研究现状,对TiO2光阳极常用的制备方法进行了综述,提出获得具有高比表面积、快速电子传输、有效抑制电荷的复合和优越的光收集效率的薄膜将是未来TiO2光阳极研究的方向。     

锡掺杂金红石TiO2纳米棒的低温快速合成及其光电性能研究

采用水热合成法,在较低温度下通过仅引入Sn4+合成了金红石型棒状TiO2纳米晶。X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微电镜(TEM)对不同Sn4+掺杂比例粉体的晶型及形貌的分析表明,Sn4+能促进TiO2由颗粒状的锐钛矿相向棒状的金红石型的转变,棒状纳米晶的形成是纳米颗粒沿着(110)晶面发生定向生长的结果,且形貌转变与晶相转变伴随发生。掺杂样品的光电转换性能研究结果表明,薄膜电极的光电转换效率与材料的晶相组分及其形貌之间有一定的关系,掺杂比例达到0.75%以后,样品的晶相组分及形貌不再随掺杂比例的增大而发生变化,进而光电转换效率不再变化。     

TiO2纳米管的制备及光电催化分解海水制氢

采用阳极氧化法在钛板表面制备了垂直导向的TiO2纳米管阵列。研究了无机无氟(HCl+H2O2)、无机含氟(HF)和有机乙二醇(EG)三种体系对TiO2纳米管薄膜制备的影响。利用SEM对其形貌进行了表征,通过电化学考察了其光电响应性能。考察了制备的TiO2纳米管薄膜光电催化分解海水制氢性能。结果表明:在EG体系中制备的TiO2纳米管阵列规则有序,有利于光生电子的传输,减小了电子一空穴对的复合,光电催化制氢活性最高。     

纳米锐钛矿型TiO2薄膜的制备及分析

采用反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备锐钛矿相TiO2薄膜,研究了工艺条件中的氧氩流量比对薄膜润湿角的影响以及溅射气压对薄膜微观结构的影响。对不同氧氩流量比(分别为1/40,1/20,1/10和1/5)时制备的TiO2薄膜进行润湿角测量,润湿角照片显明:氧氩比1/5时薄膜润湿角可减小到8°左右,即提高氧氩比能增强TiO2薄膜的自洁净性能。X射线衍射(XRD)分析表明:当溅射气压降到1.0 Pa时,可以得到锐钛矿型TiO2薄膜晶体,0.5 Pa时的XRD图衍射峰更为明显。用分光光度计测量了TiO2薄膜的紫外吸收光谱,由光谱曲线上光吸收阈值与半导体带隙之间的关系计算出了TiO2薄膜的禁带宽度为3.42 eV,表明TiO2薄膜的吸收边出现了一定的蓝移。根据XRD图谱计算TiO2薄膜的晶粒尺寸,得到的薄膜晶粒尺寸在十几纳米左右,由此说明了TiO2薄膜吸收边发生蓝移的原因;按照锐钛矿相TiO2薄膜XRD图25.3°衍射峰对应的(101)晶面,由Bragg方程计算出其晶面间距为0.3521 nm,表明TiO2薄膜晶体发生了一定的晶格畸变。     

宽禁带半导体金刚石和SiC的研究进展与应用

论述了宽禁带半导体金刚石和 SiC 的结晶与掺杂特性,及其在微波和光电器件中的重要应用。介绍了这两种材料的单晶生长与薄膜制备技术的重要进展,提出了今后的发展方向。     

铈或钕掺杂TiO2光催化陶瓷及其自洁净抗菌性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法在陶瓷表面覆盖了Ce或Nd掺杂的TiO2薄膜.稀土掺杂量为Ce/TiO2=0.007,Nd/TiO2=0.003(摩尔比)时,铈或钕掺杂TiO2光催化陶瓷分别对甲基橙的降解率最大.稀土掺杂TiO2光催化陶瓷对大肠杆菌的抗菌率高达99%,较纯TiO2光催化陶瓷的91%更高.     

氧氮比对真空电弧沉积TiO_(2-x)N_x薄膜结构和性能的影响

采用真空电弧沉积技术在玻璃上制备了N掺杂TiO2复合薄膜。通过X射线电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)等测试技术研究了沉积过程中氧氮比对TiO2-xNx薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,经500℃退火后的TiO2-xNx薄膜均为锐钛矿相,N原子在TiO2网络结构中以取代O原子的形式存在。TiO2-xNx复合薄膜在400～800 nm可见光区的透过率达60%,随着氮含量的增加,吸收边发生红移。在可见光下对酸性品红的降解表明TiO2-xNx薄膜具有可见光活性,随氧氮比的降低可见光催化活性逐渐增强。经自然光照射2 h,不同氧氮比制备的TiO2-xNx薄膜对大肠杆菌、金黄葡萄球菌的杀菌率均达99%以上。     

半导体纳米颗粒镶嵌薄膜光学性能的研究及进展

由于三维量子限域效应的作用,半导体纳米颗粒镶嵌薄膜材料呈现出与块体材料完全不同的光学性能,如非线性光学效应、光致发光等。这些优良特性使半导体纳米颗粒镶嵌薄膜材料在光电器件、太阳能电池、传感器、新型建材等领域有广泛的应用前景,并日益成为关注焦点。从这种材料的内涵及大概分类出发,阐述了其相关的光学理论,如三维量子限域效应、光致发光的机制等,介绍了III-V（GaAs,GaSb,InP等）和IV族（Si,Ge）半导体纳米颗粒镶嵌薄膜的光学性能方面的研究进展。     

有机染料敏化TiO_2纳米薄膜太阳能电池研究进展

染料敏化TiO2纳米薄膜太阳能电池是一种新型太阳能电池,其结合了有机染料光敏剂和无机半导体的优势,具有较宽的光谱响应范围,制造工艺简单,成本较低,绿色环保,是国内外研究的热点。本文介绍了染料敏化纳米薄膜太阳能电池的结构和工作原理,并对其组成要素如染料敏化、TiO2纳米膜、电解质等最新研究进展进行了简述。     

苏联的稀土半导体研究

1973年在A.F.Ioffe物理—技术学院成立了以I.A.SmirnoV教授为首的稀土研究小组。此小组的主要研究方向为稀土半导体的制备和研究,稀土半导体可应用于微电子学、激光器及记录装置,存储及光学信息处理。合成及制备许多稀土半导体薄膜和单晶的现代技术已经获得了发展。单晶是由布里曼(Bridgman)方法用于应炉生长的。可用几种方法制备薄膜:从三个独立源蒸发,急骤蒸发及射频溅射。最近几年已经从下列稀土化合物:RX、R_2X_3、R_3X_4、RB_6及固溶体,R_2X_3—R_3X_4、Sm_(1-x)R_x~(+3)X(R=稀土金属,X=S、Se、Te)获得薄膜及单晶,有几种