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。     

钛箔表面二氧化钛纳米管的可控制备研究

采用电化学阳极氧化法在金属钛箔表面制得了二氧化钛纳米管,通过调整阳极氧化电压和时间,控制纳米管的管径及管壁尺寸,采用扫描电镜(SEM)观察了不同制备条件下得到TiO2纳米管阵列的微观形貌,考察了氧化电压及时间对纳米管TiO2纳米管阵列形貌的影响;利用热处理工艺调整二氧化钛纳米管的晶型,通过X射线衍射仪(XRD)对样品晶型进行了表征.结果 表明,以0.5％氟化铵的乙二醇水溶液作为电解液,在40 V电压下氧化30 min,得到的TiO2纳米管整齐有序;经过450℃热处理2h,TiO2纳米管晶型由无定型态转变为锐钛矿型TiO2,纳米管出现小部分坍塌.     

TiO2纳米管尺寸对其生物活性的影响

体外细胞生物学研究显示,纳米材料会引起细胞形态的变化,改变细胞的伸展取向,影响细胞的繁殖等。海南大学与南京理工大学等单位以丙三醇为电解液体系,采用阳极氧化法在不同阳极氧化电压下制备出了不同管长和管径的TiO2纳米管,并观察了TiO2纳米管管长和管径尺寸随时间的变化。为了探讨不同尺寸TiO2纳米管生物活性的差异,研究     

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。     

TiO2纳米管阵列涂层的相态和形貌对其光催化活性的影响研究

通过阳极氧化法在金属钛表面制备了TiO2纳米管阵列涂层(TiO2 nanotube array,TNT),并通过改变其形貌和相态探索TNT涂层光催化反应的机理。研究表明TNT涂层光催化降解有机物的机理是依靠光生空穴与氧化剂生成的羟基自由基来氧化有机物中的基团。此外涂层表面的F离子残留量对TNT涂层的光催化性能有一定的影响,F离子残留量越少,纳米管的光催化活性越高,这是由于在光照条件下,带有负电的F离子易于和带正电的光生空穴发生反应,同时由于F离子的残留使纳米管中出现了Ti3+,从而降低了光生电子的数量。低温退火处理条件下,纳米管的形貌基本上没有改变,影响半导体材料性能的主因是相态变化,锐钛矿占主体的混晶结构能够有效促进光生电子-空穴对的分离和传输,从而提高光催化性能。     

掺杂TiO2的镍铁尖晶石的高温导电性

镍铁尖晶石基惰性阳极属于高温半导体材料,在铝电解过程中其电导率不能满足要求.为了提高其电导率,本文研究了在尖晶石中添加TiO2对电导率的影响,试验结果表明,添加TiO2以后,镍铁尖晶石材料的电导率有较大的提高.     

上海交通大学二氧化钛纳米传感器研究取得新进展

<正>上海交通大学环境科学与工程学院周保学教授的团队在化学需氧量(COD)监测、难降解有毒有害有机污染物处理和太阳光分解水产氢等方面取得突破,相关成果作为综述文章已在线发表于《化学评论》。该团队基于二氧化钛(TiO 2)纳米管阵列材料的设计、制备和结构与性能的研究,有效地解决了粉体纳米TiO 2材料光生电荷复合严重、量     

阳极电流密度对NiFe2O4基惰性阳极 电解腐蚀行为的影响

本文采用两步烧结法制备铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极,重点研究了不同阳极电流密度下惰性阳极材料的电解腐蚀行为.实验结果表明:阳极电流密度在0. 2～1. 2 A/cm^2之间时,槽电压相对稳定,波动幅度较小,表现出良好的稳定性;阳极电流密度在1. 4 A/cm^2时,槽电压波动较大.电解后阳极尺寸无明显变化,棱角分明,与电解液接触面平整,无开裂、肿胀以及表层剥离的现象.从微观形貌和微区面扫描成分分析可知,阳极腐蚀速率随电流密度的增加先降低后增加.阳极电流密度为0. 8 A/cm^2时阳极腐蚀速率最低,产品铝中主要Cu、Ni和Fe杂质元素总含量最低.     

TiO2纳米管的制备及其光催化降解甲基橙的研究

以TiO2和NaOH为原料,采用水热法制备了TiO2纳米管（titania nanotube,简称TNT）,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对TiO2纳米管的结构与形貌进行了研究,以甲基橙（Methyl Orange）为反应物,考察了TiO2纳米管光催化降解甲基橙的效果。研究结果表明：400℃焙烧时,TiO2纳米管主晶相为钛酸,500℃焙烧时,其组成为锐钛矿相;制备的TiO2纳米管可以有效的降解甲基橙,且在光催化降解中起主要作用的是锐钛矿相。     

四脚状CdSe敏化TiO2纳米管阵列薄膜光电性能研究

采用阳极氧化法在钛基底上生长了一维高度有序TiO2纳米管阵列,并与CdSe四脚状晶体及CdSe量子点组装成一种新型的量子点敏化太阳能电池( QDSSCs).该阵列结构为光生电子的传递提供了快速通道,CdSe四脚状三维空间结构增加了其吸附在TiO2纳米管阵列的稳定性.采用XRD,SEM和HR-TEM对阵列及CdSe四脚状和量子点进行了表征.考察了CdSe四脚状和量子点敏化纳米管阵列三电极电池结构的光电性能.XRD谱图表明TiO2的锐钛矿晶型特征峰没有发生变化,同时出现了一系列的CdSe六方晶型和立方晶型特征峰.SEM图表明所制备的TiO2具有高度有序的纳米管阵列结构,且孔径大小均一、约为120 nm,长度近13.8 μm.TEM和HRTEM图表明CdSe量子点具有四脚结构,CdSe核的直径约为4.1nm,臂宽约为3.1nm,臂长约为16.0nm.结果表明:通过四脚状CdSe修饰TiO2纳米管阵列基电极在可见光谱区域的吸收得到了明显增强;此外,在模拟太阳光(AM 1.5 100 mW·cm-2)的照射下,四脚状CdSe敏化比CdSe量子点敏化TiO2纳米管阵列三电极结构电池的光电转换效率高,它们分别为0.13％和0.30％.     

N掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管,并在热处理的过程中提供氨气氛进行掺N。场发射扫描电镜(FESEM)观察结果表明,制得的纳米管管径为70～80 nm,壁厚为5～10 nm;XRD分析结果表明,400℃热处理的未掺杂二氧化钛为纯锐钛矿相,400℃热处理掺杂后的二氧化钛为锐钛矿和金红石混相。以甲基橙为参考污染物,采用分光光度计研究了未掺杂和N掺杂二氧化钛纳米管对污染物的光催化性能。结果显示N掺杂的二氧化钛纳米管的光催化性能比未掺杂的提高了11.1%,光催化效果差异是N掺杂引起的。     

氧化钛纳米管阵列的研究进展

鉴于氧化钛纳米管阵列新颖的结构,优异的光电、催化、气敏等性能,及其在太阳能电池、光催化、环境净化、气体敏感器等领域潜在的应用价值,氧化钛纳米管阵列的研究发展迅速。本文主要对氧化钛纳米管阵列的制备研究及应用研究的现状进行了综述。     

Synthesis and characterization of CNT/Ce-TiO2 nanocomposite for phenol degradation

An innovative photocatalyst, Carbon nanotube (CNT) supported Ce-TiO2 nanocomposite was successfully synthesized via modi-fied sol gel method and investigated in a batch reactor for abolition of phenol under UV light spectrum. Characterization of catalyst micro-structure and internal properties were done by means of X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), scanning electron micros-copy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and UV-vis diffuse reflectance spectra (DRS). Ce doping can inhibit phase transfor-mation from anatase to rutile and eliminate the recombination of electron-hole pairs in the catalyst. The presence of CNT in TiO2 composite can both increase the photoactivity under UV and change surface properties to achieve sensitivity to visible light. The optimum mass ratio of CNT support and cerium (Ce) dopant in TiO2 was the prominent factor to harvest CNT/Ce-TiO2 photocatalyst nanocomposite. The results demonstrated that optimum mass ratio of CNT:TiO2:Ce was 0.02:1.0:0.06, which resulted in the great performance of the photocatalyst to de-grade about 94% of phenol in a 50 mg/L solution in only 3 h. In this paper, dissimilar role of CNT support and Ce dopant in the TiO2 photo-catalysis of phenol was also discussed.     

Induction of sister chromatid exchanges and micronuclei by titanium dioxide in Chinese hamster ovary-K1 cells

Titanium dioxide (TiO2) has color properties of extreme whiteness and brightness, is relatively inexpensive, and is extensively used as a white pigment in a variety of materials. TiO2, an effective blocker of ultraviolet light, is frequently added to sunscreens and cosmetic creams. However, the genotoxicity of TiO2 remains to be controversial. In this report, we have demonstrated that TiO2 can be transported into Chinese hamster ovary-K1 (CHO-K1) cells. The effects of TiO2 on induction of sister chromatid exchanges (SCE) and micronuclei (MN) were then studied in these cells. The SCE frequency in CHO-K1 cells treated with TiO2 at a nonlethal dose range (0 to 5 microM) for 24 h was significantly and dose-dependently increased. By the conventional MN assay, TiO2 at the dose ranged from 0 to 20 microM slightly increased the MN frequency in CHO-K1 cells. However, in the cytokinesis-block MN assay, the number of MN per 1000 binucleated cells was significantly and dose-dependently enhanced in CHO-K1 cells treated TiO2 at the same dose range for 24 h. These results suggest that TiO2 is a potential genotoxic agent.     

Hexagonal yttrium manganite:A review on synthesis methods,physical properties and applications

Hexagonal rare-earth manganites have attracted considerable interest due to their complex multiferroic properties,and they possess a spontaneous electric polarization and may be utilized in various technological applications ranging from solar cells to non-volatile memories and light polarizers.The narrow bandgap of hexagonal rare-earth manganite-based compounds can perform remarkable optical anisotropy properties,which make these very efficient photovoltaic materials in parallel with the widely...     

真空冷喷涂技术制备塑料染料敏化太阳能电池中TiO_2散射层及其性能表征

塑料染料敏化太阳能电池(DSC)由于其质量轻、形状灵活可变、适用于低成本的连续式生产而成为一种很有发展前景的光化学太阳能电池。为了提高电池的效率,在室温下用真空冷喷涂技术将亚微米级制备在TiO2纳米晶体层表面形成一层光散射层。通过研究光散射层的影响以及散射层与纳米晶TiO2层的结合以理解电池效率提高的原因。为了对比,使用乙醇中添加亚微米级Al2O3或TiO2颗粒形成的悬浮液,采用溅射沉积法,制备出两种散射层。结果显示,所有三种散射层对光的反射能力均强于TiO2纳米晶体层。无照电流结果表明NC+VCSTiO2电池的散射层与TiO2纳米晶体层连接比另外两对组合更有效。因此,由吸附在散射层粒子表面的分子所决定的光诱导电子可以有效转移到TiO2纳米晶体层,并最终输出到外电流回路。假设由于散射效应电池效率提升13%,那么散射层与TiO2纳米晶体层层之间的良好结合贡献10%,最终导致使用NC+VCS-TiO2散射层的塑料染料敏化太阳能电池效率提升~23%。此外,NC+VCS-TiO2散射层的抗弯性能优于NC+SD-TiO2和NC+SD-Al2O3电池。     

The photogenotoxicity of titanium dioxide particles

We employed a series of in vitro genotoxicity assays--a single cell gel (SCG) assay with mouse lymphoma L5178Y cells, a microbial mutation assay with Salmonella typhimurium, a mammalian cell mutation assay with L5178Y cells, and a chromosomal aberration assay with Chinese hamster CHL/IU cells--to evaluate the photogenotoxicity of titanium dioxide (TiO2) particles. Without UV/visible light irradiation, TiO2 particles exhibited no or weak genotoxicity. With irradiation, however, TiO2 particles exhibited significant genotoxicity in the SCG and chromosomal aberration assays. Therefore, we concluded that TiO2 particles are photogenotoxic.     

废旧光伏组件回收及高值化利用研究进展

随着“双碳”战略及“十四五”推动绿色高质量发展目标的提出，可再生能源的研究与利用日益受到重视。光伏电池因其发电过程中不会产生温室气体，且不受地形及海拔等的影响而被广泛使用。然而，随着光伏电池的大规模应用，废旧光伏组件产生量越来越大。简述了三代不同光伏电池的组成结构及当前的电池效率，从光伏电池的不同组件与不同种类系统角度，探讨三代不同光伏电池的回收方法，并总结了铝边框、玻璃、EVA等组件的高值化利用现状。研究可为合理回收废旧光伏组件、减少资源浪费与环境污染提供参考。