Ag纳米颗粒对ZnO纳米棒阵列膜的光电响应和持续光电导的调控

通过两步法合成了表面修饰Ag纳米颗粒的ZnO纳米棒阵列膜,并检测了该纳米棒阵列膜在波长为365 nm的紫外光照下的时域光电流曲线。与纯ZnO纳米棒阵列膜相比,Ag纳米颗粒修饰后ZnO纳米棒阵列膜在光电响应阶段有更大的响应值,最大达到7 490,约为纯ZnO纳米棒阵列膜响应值的50倍。而且,Ag纳米颗粒对ZnO纳米棒阵列膜弛豫阶段呈现的持续光电导(PPC)效应有很好的调控作用。相同恢复时间内,纯ZnO纳米棒阵列膜光电流恢复效率为25%,Ag纳米颗粒修饰后达到87%。Ag浓度越大,持续光电导(PPC)效应越不明显,这个现象使得通过简单改变表面Ag纳米颗粒的浓度来调控ZnO纳米棒阵列膜的PPC效应成为可能。     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明：ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KO...     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明:ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KOH腐蚀后的ZnO纳米棒阵列的光电转换效率(η)、短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)分别达到1.2%、0.006A/cm2、0.557V,与未被KOH腐蚀的ZnO纳米棒相比,光电转换效率提高了1.05%。     

聚乙二醇辅助电沉积ZnO纳米棒阵列的研究

以聚乙二醇（PEG-400）为添加剂,采用恒电位方法直接在ITO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列膜,用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析手段对ZnO纳米棒阵列的形貌和结构进行了表征。结果表明所得ZnO纳米棒为六方纤锌矿型单晶结构,沿着垂直于基底的c轴极性生长,呈现出均匀的六方棒状形貌;在电沉积初期,PEG-400通过其大分子链的空间位阻作用及包覆作用对ZnO成核粒子的形貌和分散性产生显著影响,进而可以有效调整进一步生长所得ZnO纳米棒阵列的密度和垂直度,当PEG-400在电沉积液中的体积分数为2%时,可以得到取向良好垂直度高的纳米棒阵列;光电性能测试表明,ZnO纳米棒阵列膜电极的光电流随着阵列规整度提高而增大。     

ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究

采用化学溶液沉积法,在ZnO纳米颗粒膜修饰的FTO导电玻璃基底上,制备了ZnO纳米棒阵列。用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）对样品进行表征。研究结果表明所制备的ZnO纳米棒为六方纤锌矿相单晶结构,沿c轴择优取向生长,平均直径约为40nm,长度约为900nm;ZnO纳米棒阵列生长致密,取向性较一致。以曙红Y敏化的ZnO纳米棒阵列膜为光阳极制作了染料敏化太阳能电池原型器件,在光照强度为100mW/cm2下,其开路电压为0.418V,短路电流为0.889mA/cm2,总的光电转换效率为0.133%。     

CdSZnO核壳纳米棒阵列结构的制备及在太阳能电池中的应用

采用水热法制备垂直于FTO导电玻璃基底的ZnO纳米棒阵列,然后通过电化学沉积法在ZnO纳米棒阵列上沉积CdS纳米晶,形成CdS/ZnO核壳纳米棒阵列结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对所得样品的形貌、结构组成进行分析表征;并以其为光电极组装太阳能电池,研究CdS纳米晶厚度对该电池光电性能的影响。结果表明,所得样品不仅拓宽和加强电池的光吸收能力,也有效调控光生载流子的传输。当CdS纳米晶沉积时间为60s时,电池的光电转换效率最高可达1.10%。     

ZnO纳米团簇与CdSe纳米棒复合膜的光电化学性能研究

用水热法合成了粒径均匀、分散良好的花状ZnO纳米团簇和CdSe纳米棒.讨论了ITO/ZnO/CdSe复合膜电极光电性能的影响因素,对比研究了ITO/ZnO纳米团簇及ITO/CdSe纳米棒膜电极的光电化学性能,实验表明:复合膜电极拓展了在长波方向的光吸收,提高了光电转换效率;当ZnO与CdSe复合摩尔比为1∶3时,ITO/ZnO/CdSe纳米复合膜电极在本实验中得到最高光电转换效率(IPCE)25.27%,远远高于单一ITO/ZnO花状纳米团簇膜电极和ITO/CdSe纳米棒膜电极.     

ZnO:Cd纳米棒的制备及其光催化降解性能研究

采用水热法制备了ZnO和不同Cd掺杂浓度的ZnO:Cd纳米棒。通过x射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计和拉曼光谱对ZnO:Cd纳米棒的结构和光学特性进行了系统研究。结果显示,样品为一维纳米棒结构,Cd的掺杂可以减小ZnO纳米棒的晶粒尺寸和光学带隙。利用分光光度计检测ZnO:Cd纳米棒对偶氮结构染料(甲基橙溶液)的光催化降解效率,结果表明Cd掺杂可以改善ZnO的光催化性能,掺杂浓度为16%时ZnO:Cd纳米棒对甲基橙溶液的光催化降解效率最高。     

镍掺杂纳米ZnO的制备及在改性涤纶织物上的应用

以二水合乙酸锌和六水合氯化镍为原料,在碱性醇溶液中通过水浴法制备了镍掺杂纳米ZnO复合物。通过对亚甲基橙溶液(MO)作为有色污染物进行降解,研究了不同掺杂含量的纳米ZnO复合物对其光催化性能的影响。然后将制备的Ni/ZnO应用在改性涤纶织物上,采用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、扫描电镜、XPS及XRD等对其进行表征,并测试Ni/ZnO复合物处理改性涤纶织物后的抗紫外线效果。结果表明,适量的Ni掺杂,能够进入ZnO内部,降低其禁带宽度,同时光响应范围向长波方向拓宽,且在经过处理的织物表面能明显观察到大量Ni/ZnO存在。与4%,5%,6%掺杂量的Ni/ZnO相比,3%Ni掺杂的纳米ZnO在λmax处的吸光度最低,对于甲基橙的降解率为81.2%,此掺杂ZnO对甲基橙水溶液的有较高的降解率,并呈现出较佳的光催化性能。同时,3%Ni/ZnO处理改性涤纶织物后的抗紫外线等级(UPF值)达到50+。     

氧化锌纳米棒形貌对ZnO/Cu2O异质结太阳能电池光伏性能的影响

采用电化学沉积法制备了ZnO纳米棒,首先讨论了电化学沉积参数对氧化锌(ZnO)纳米棒形貌的影响,并对不同长度ZnO纳米棒的光吸收和反射等性质进行了研究.实验发现沉积时间是影响纳米棒长度、直径的重要因素,ZnO纳米棒的微观形貌对其光学性质有重要影响.然后以氧化锌纳米棒为n型材料,以氧化亚铜为p型材料,通过电化学沉积法构筑了ZnO/Cu2O异质结太阳能电池,并测试了其光伏性能,研究表明增长纳米棒阵列的长度使得开路电压、短路电流密度及光电转换效率等性能得到提升.最后,综合分析了氧化锌纳米棒形貌与所组装电池的性能之间的关系,发现调控氧化锌纳米棒的形貌是提高ZnO/Cu2O异质结太阳能电池光伏性能的有效途径.     

Au修饰ZnO纳米棒的制备及紫外探测性能研究

采用磁控溅射技术和水热法制备金(Au)纳米颗粒修饰的氧化锌(ZnO)纳米棒材料。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪等测试设备对不同溅射功率下的Au纳米颗粒修饰的ZnO纳米棒进行了表征分析。实验结果表明,不同溅射功率下的ZnO纳米棒均呈六方纤锌矿结构,沿晶面(002)择优生长,具有较高的结晶度;修饰后ZnO纳米棒表面附着Au纳米颗粒,能有效增强其紫外光激发强度;当射频溅射功率为80 W时,ZnO纳米棒表现出最佳的紫外探测性能,相比于未修饰的ZnO纳米棒,Au纳米颗粒能抑制ZnO纳米棒的持续光电导(PPC)效应,其紫外探测的响应/恢复时间分别降低了6.05和4.54 s,光暗电流比由9.31提升至32.40,光响应度达到1.94A/W,显著增强了ZnO纳米棒紫外探测的能力。     

缺陷调控对氧化锌纳米棒阵列光电响应与恢复性能的影响

通过在空气和氮气中不同温度的退火处理对氧化锌内部缺陷进行调控,并研究了缺陷调控对氧化锌光电响应和恢复性能的影响。在空气气氛中,随着退火温度的升高,氧空位和锌空位的浓度逐渐增加。在氮气中高温退火后,氧空位浓度增加,锌空位却被湮灭。退火后的氧化锌纳米棒阵列比未退火的氧化锌纳米棒阵列表现出更显著的光电恢复效率(最高提高约40倍),然而,退火后的氧化锌纳米棒阵列对紫外光的光电响应速率却被减弱。     

Zn/纳米棒阵列ZnO/聚噻吩复合电极的制备及光电化学性质

使用简单的水热法在锌片上生长ZnO纳米棒阵列,并用电化学共聚制备了ZnO纳米棒阵列与聚噻吩(Zn/ZnO/PTH)复合膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对ZnO的结构和形貌进行表征,XRD结果表明产物为六方纤锌矿型ZnO。SEM结果表明,在垂直锌片方向生长了包括纳米棒、纳米片、纳米线的表面光滑的ZnO纳米阵列,其中以纳米棒为主,其直径为30～100nm,长度1μm。用光电流作用谱、光电流-电势图研究了Zn/ZnO/PTH电极的光电转换性质。结果表明,PTH修饰ZnO/Zn电极可使光电流产生波长发生明显红移,使其光电转换效率提高了4倍,填充因子FF=33%,光电转换效率η=1.25%。     

ZnO纳米棒为模板的TiO2纳米管制备及其场发射性能研究

以水热法生长ZnO纳米棒阵列为模板,利用液相沉积法成功制备了TiO2纳米管阵列,并系统研究了液相沉积液浓度和沉积时间对ZnO纳米棒的溶解情况,以及所制备TiO2纳米管阵列的场发射性能。实验结果表明:硼酸浓度越大、沉积时间越长,对ZnO纳米棒的溶解作用越明显,因而越不利于TiO2纳米管的制备。利用该种方法制备的TiO2纳米管长径比和致密性可通过ZnO纳米棒的水热生长条件来控制,本实验制备的TiO2纳米管具有优异的场发射性能,其开启场强为4.60 V/μm,场增强因子为10239。     

高压PLD法生长ZnO和Zn1-xMgxO纳米棒及其荧光性能

利用自主设计、组装的高压脉冲激光沉积(PLD)系统,研究了温度、靶材、催化剂厚度等生长参数对ZnO和Zn1-xMgxO纳米棒生长的影响,并对ZnO纳米棒的生长机理和Zn1-xMgxO纳米棒的光致发光性能进行了探讨.实验发现,当金膜催化剂厚度为2 nm、温度为925℃时,在单晶Si衬底上生长了直径均匀的ZnO纳米棒阵列,且具有明显的(002)择优生长取向.实验发现温度与催化剂厚度是影响ZnO纳米棒的直径和生长密度的重要因素.据此提出了ZnO纳米棒阵列的高压PLD生长过程应为气–液–固和气–固相结合的生长机制.通过在ZnO靶材中掺入氧化镁,获得了Zn1-xMgxO纳米线和纳米带结构,但生长无明显的择优取向.光致发光谱测量表明,镁掺杂明显增大了ZnO的带隙,但也在其禁带中引入了缺陷能级,导致可见发光明显增强.     

纳米ZnO阵列形貌对其光催化降解性能的影响

利用溶液法在不同形貌基片上制备了ZnO纳米棒阵列。通过聚苯乙烯球自组装阵列控制模板基片的形貌,制备出具有周期性结构的ZnO纳米花点阵;进而通过反应离子刻蚀聚苯乙烯球模板,实现了ZnO周期性点阵由纳米花向纳米环的结构转变。以亚甲基蓝水溶液为目标降解物,比较了不同ZnO纳米棒阵列的光降解能力,发现单位基片面积上ZnO纳米棒的有效受光面积是影响ZnO纳米棒阵列光降解能力的重要因素。     

水热法制备掺铝氧化锌纳米棒阵列及其光学特性

采用水热法,在ZnO种子层上制备出不同Al掺杂量的ZnO纳米棒阵列薄膜,利用XRD、SEM、TEM、PL等检测手段对样品进行结构、形貌和发光性能分析.结果表明,纳米棒属于六方纤锌矿结构,具有垂直基底沿[002]方向生长的特征,PL谱上存在强的近紫外辐射峰.随着掺杂量的增加,纳米棒直径略有减小,近紫外辐射峰蓝移,强度先增加后减小,证明掺杂会形成非辐射中心,探讨了Al掺杂ZnO纳米棒阵列的发光机理.     

ZnO纳米棒阵列和薄膜的同步外延生长及其光电化学性能

使用化学气相沉积法在a面蓝宝石衬底上同步外延生长氧化锌(ZnO)竖直纳米棒阵列和薄膜,研究了阵列和薄膜的光电化学性能。结果表明,纳米结构中的竖直单晶纳米棒有六棱柱形和圆柱形,其底部ZnO薄膜使竖直纳米棒互相联通。与ZnO纳米薄膜的比较表明,这种纳米结构具有优异的光电化学性能,其入射光电流效率是ZnO纳米薄膜的2.4倍;光能转化效率是ZnO纳米薄膜的5倍。这种纳米结构优异的光电化学性能,可归因于其高表面积-体积比以及其底部薄膜提供的载流子传输通道。本文分析了这种纳米结构的生长过程,提出了协同生长机理：Au液化吸收气氛中的Zn原子生成合金,合金液滴过饱和后ZnO开始成核,随后在衬底表面生成了ZnO薄膜。同时,还发生了Zn自催化的气-固(VS)生长和Au催化的气-液-固(VLS)生长,分别生成六棱柱纳米棒和圆柱形纳米棒,制备出底部由薄膜连接的竖直纳米棒阵列。     

ZnO纳米棒阵列膜在低功率UV照射下润湿性可逆转换机制研究

通过水热合成、硬脂酸修饰的方法制备了超疏水性ZnO纳米棒阵列膜。该膜经低功率紫外辐照后,表面润湿性转变为超亲水性;在暗室中放置一段时间,则又恢复为超疏水性。ZnO纳米棒阵列膜样品经UV辐照后通过FT-IR分析发现其疏水性硬脂酸并未发生明显地光降解,这表明紫外诱导的表面润湿性转变并非由光催化去除有机物导致。继而通过对样品的XPS研究发现,氧空位(VO)在膜表面润湿性的转变中发挥了重要作用。提供了一种研究紫外诱导ZnO纳米棒阵列膜表面润湿性可逆转换机制的新途径。     

氮掺杂TiO_2纳米棒阵列的制备及光电化学性能研究

采用水热法在FTO玻璃上制备了TiO2纳米棒阵列,然后在氨气和氩气的混合气体中退火,得到氮掺杂TiO2纳米棒阵列。XRD及SEM测试结果表明产物均为金红石相,TiO2纳米棒阵列为倾斜生长在FTO衬底上,掺杂氮对产物的结构及形貌没有大的改变。XPS研究结果表明,N原子是以代替O原子的形式渗入TiO2纳米棒。通过光电化学研究,掺杂氮的TiO2纳米棒阵列比TiO2纳米棒阵列的光电流密度增加了66%。