光阳极的前后处理对DSSC性能的影响

为抑制染料敏化太阳能电池(DSSC)光生电子的背反应,分别利用钛酸四丁酯(TBT)和TiCl4制备了两种TiO2溶胶对DSSC光阳极导电玻璃进行前处理,另外,以TBT制备的TiO2溶胶对光阳极TiO2薄膜进行了后处理。在AM1.5和暗环境下分别考察了前后处理对DSSC性能的影响。结果表明,光阳极的前后处理均有效提高了DSSC的光电转换效率,其中以采用TBT制备的TiO2溶胶进行前处理时的效果最佳;DSSC的光电转换效率随后处理次数的增加而增大;后处理3次时,DSSC的光电转换效率达到5.98%。     

TiO_2纳米管阵列对染料敏化太阳能电池性能的影响

通过恒压阳极氧化法在Ti箔表面制备了结构规整的TiO2纳米管阵列,研究了氧化时间和退火温度对纳米管阵列的尺寸和晶体结构的影响。用制得的纳米管阵列电极组装了染料敏化太阳能电池(DSSC),研究了纳米管长度、退火温度和电极面积对DSSC光电性能的影响。结果表明,纳米管管径和壁厚均与氧化时间无关,而纳米管长度则随着氧化时间延长而增加。在450℃及更低温度退火时,纳米管中只出现锐钛矿相;而在500℃退火时,纳米管中则又出现了金红石相。由厚度为27μm、退火温度为450℃的纳米管阵列电极组装成的DSCC具有最佳的光电转化性能。DSCC的光电转化效率随电极面积的增加而降低。     

Nb掺杂TiO_2纳米管的制备及其氢敏特性

以Ti35Nb合金为基材,通过阳极氧化和中温热处理制备了Nb掺杂TiO2纳米管阵列。通过掩模版和磁控溅射技术在纳米管阵列表面形成了Pt电极,随后在低浓度H2气氛中测试了Nb掺杂TiO2纳米管阵列的氢敏性能。实验结果表明阳极氧化温度是影响纳米管生长的一个重要因素,在阳极氧化电压为15V和阳极氧化温度为30℃的条件下可以获得均匀开口的非晶纳米管阵列。将非晶纳米管在450℃热处理后可以获得锐钛矿结构纳米管阵列。氢传感实验结果表明,Nb掺杂TiO2纳米管对低浓度气氛具有室温氢敏特性。以上实验结果表明,通过合金化设计和阳极氧化可以制备出具有室温氢传感特性的掺杂纳米管阵列。     

Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列的制备和光电性能

结合水热法和阳极氧化法合成了Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射谱表征了异质结阵列的形貌和晶体结构.暗态下的电流-电压曲线表明Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列具有整流效应.相比于纯的TiO2纳米管阵列,Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列的光电性能有了显著地提升:在AM1.5标准光强作用下,光电转换效率从0.07％增长到0.40％,表面光电压响应范围从紫外光区拓宽至可见光区.结合表面光电压谱和相位谱,分析了Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列中光生载流子的分离和传输性能.     

Ag负载TiO2纳米管阵列的制备及紫外探测性能研究

利用阳极氧化方法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,采用化学还原AgNO3在纳米管表面均匀沉积了Ag纳米颗粒以形成Ag/TiO2/Ti（MSM）结构的紫外探测器,并通过SEM和EDS对形成的TiO2-Ag纳米管进行形貌表征和成分分析。通过测试不同光照强度、不同偏压下的电压-电流（I-V）和电流-时间（I-t）曲线,研究了MSM结构在紫外光下的光电特性。实验发现,在偏压为1V、光照强度为1.04mW/cm2的375nm紫外光照射下,基于TiO2-Ag肖特基结的紫外探测器光电流可达46.9μA,响应度为0.21A/W,外量子效率（EQE）为70.8%。研究结果表明,Ag负载的TiO2纳米管阵列具有良好的紫外探测性能。     

阳极氧化工艺参数和缓冲液对TiO2纳米管阵列形貌的影响

摘要：采用恒压阳极氧化法,在氢氟酸/ 醋酸水溶液中,以钛片为阳极制备了垂直的TiO2纳米管阵列。通过电解液浓度、电压、氧化时间和缓冲液等阳极氧化参数的选择,调节了纳米管的长度和形貌等特征。     

电泳法制备TiO_2纳米阵列及其杂化太阳电池

采用溶胶-凝胶电泳法,以在氧化铟锡(ITO)导电玻璃基底上的多孔阳极Al2O3膜为模板,通过改变TiO2前驱体溶胶的陈化时间,制得TiO2纳米棒与纳米管阵列。通过扫描电镜、X射线衍射仪和电沉积I-t曲线对纳米棒和纳米管阵列进行了分析,阐述了纳米棒和纳米管的生长机理,解释了纳米棒和纳米管之间的转变是纳米结构生长速度与带电胶体粒子迁移速度相互竞争的结果。利用TiO2纳米棒和纳米管阵列与聚3-己基噻吩(P3HT)组装成杂化太阳电池,发现纳米阵列结构太阳电池相比其他结构的太阳电池效率更高;而纳米管阵列太阳电池比纳米棒阵列太阳电池性能更优,这得益于其更大的比表面积,可以承载更多的聚合物,并提供更大的分离界面。     

TiO2纳米棒光阳极的制备及性能改进

首先采用水热法制备 TiO2纳米棒光阳极,并引入 Au@SiO2纳米颗粒对其性能进行改善。结果表明,Au@SiO2纳米颗粒的引入虽然增强了光吸收,但同时减少了染料在 TiO2纳米棒上的吸附量,反而导致了电池器件性能的下降。因此,在 TiO2纳米棒/Au@SiO2纳米颗粒结构上进一步生长一层 TiO2钝化层：一方面可增加染料吸附量;另一方面有利于减少电荷复合。基于这种光阳极组装的染料敏化太阳能电池获得了 2.34%的光电转换效率,较单一 TiO2纳米棒光阳极组装的电池效率提高了 60%。     

TiO_2纳米管阳极氧化法制备技术研究

采用阳极氧化法制备了不同形貌的TiO_2纳米管阵列,研究了电解液浓度、阳极氧化时间和阳极氧化电压对TiO_2纳米管形貌和尺寸的影响,并分析了TiO_2纳米管的生长机理以及退火温度对TiO_2纳米管晶型转变的影响。结果表明,阳极氧化电压主要影响TiO_2纳米管的尺寸和形貌,电解液浓度和阳极氧化时间影响TiO_2纳米管的长度;随退火温度升高,TiO_2纳米管从非晶态向晶态转变,晶型由锐钛矿向金红石转变。     

TiO_2/SrTiO_3薄膜电极制备及其光电化学性能研究

采用商用P25TiO2为原料制备纳米多孔TiO2电极,用水热法在多孔TiO2表面包覆SrTiO3。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外-可见光谱仪对TiO2/SrTiO3薄膜电极进行表征。探讨了水热反应温度对TiO2/SrTiO3薄膜电极组装染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电化学性能影响。结果表明:在纳米多孔TiO2电极表面生成了均匀的SrTiO3包覆层,且SrTiO3包覆的样品吸收边有红移;与TiO2薄膜电极相比,不同水热反应温度下制备的TiO2/SrTiO3薄膜电极组装DSSC的光电转换效率均有所提高,180℃时全光转换效率提高了24%。     

Pt负载型TiO2纳米管阵列的制备及其紫外探测性能

首先利用电化学阳极氧化方法在钛箔上合成整齐有序的TiO2纳米管阵列(TNA);然后采用电化学沉积的方法在纳米管表面均匀沉积高功函数的Pt纳米颗粒以构建Pt/TNA肖特基结,通过SEM、EDS和XRD等表征方法研究了Pt/TNA肖特基结的表面形貌和结构;最后通过测试不同光照强度下的电压-电流(V-I)和电流-时间(I-t)曲线研究了Pt/TNA肖特基结的紫外光电性能。实验发现,在1V偏压和光照强度为1.37mW/cm2的375nm紫外光照射下,Pt/TNA肖特基结的光电流可达3.71μA,响应度为0.015A/W,外量子效率为5.11%,光响应因子高达1 892.8,表明紫外光电探测性能得到显著提高。     

二氧化钛纳米管染料敏化电池的制备和性能

利用两步阳极氧化法,在钛片上成功制备了高质量的二氧化钛纳米管阵列薄膜。利用场发射扫描电子显微镜,对二氧化钛纳米管阵列薄膜进行了形貌表征。之后,将不同厚度的薄膜组装成背光式染料敏化太阳电池,并测量了它们的光电转化性能。发现,随着薄膜层厚度的增加太阳电池的转化效率也逐渐提高。当薄膜厚度为15μm时,电池的转化效率达到3.04%。     

采用Taguchi方法优化一种带外延层的PPD工艺参数

结合水热法和阳极氧化法合成了Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射谱表征了异质结阵列的形貌和晶体结构。暗态下的电流-电压曲线表明Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列具有整流效应。相比于纯的TiO2纳米管阵列,Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列的光电性能有了显著的提升:在AM 1.5标准光强作用下,光电转换效率从0.07%增长到0.40%,表面光电压响应范围从紫外光区拓宽至可见光区。结合表面光电压谱和相位谱,分析了Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列中光生载流子的分离和传输性能。 更多还原     

TiO2纳米管阵列的阳极氧化法制备及形成机理研究进展

二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列因其独特的结构和优异的性能而备受关注,在太阳能电池、光电催化降解有机污染物和光解水制氢等领域获得广泛应用。然而,与TiO_2纳米管阵列的制备和应用方面的研究相比,对其形成机理的研究相对较少,目前尚无一种模型或机理能够完美解释有序纳米管阵列结构的形成。本文首先回顾了近年来阳极氧化法在金属Ti基底上原位生成TiO_2纳米管阵列所用电解液的发展趋势,并重点综述了TiO_2纳米管阵列的几种生长机理,如场致溶解理论、黏性流动模型、两电流模型和氧气气泡模具效应。分析表明,结合现有的几种生长机理能较全面地解释TiO_2纳米管阵列的形成过程。"氧气气泡模具"为TiO_2纳米管的形成提供最初的孔核,阻挡层氧化物受"氧气气泡模具"阻挡而致其"从下向上"黏性流动生长,最终形成垂直有序纳米管阵列结构,而两电流模型进一步定量解释了阳极氧化过程中TiO_2纳米管阵列的形成。     

TiO2纳米管阵列的电化学自掺杂及电容特性北大核心

阳极氧化钛箔合成高度有序的TiO2纳米管阵列。通过电化学自掺杂的方法对原始TiO2纳米管阵列电极进行改性,研究了不同掺杂条件对TiO2纳米管阵列电极电化学性能的影响,探索了电化学自掺杂的最佳实验参数。实验结果表明：电化学未掺杂的原始TiO2纳米管阵列电极表现出的最大比电容仅为1.55 mF·cm^-2,在25℃下0.5 mol/L的Na2SO4溶液中,施加5 V电压掺杂30 s后,TiO2纳米管阵列电极导电性显著增强,比电容可达到22.17 mF·cm^-2,是原始TiO2纳米管阵列电极比电容的14.3倍,电化学自掺杂显著提高了TiO2纳米管的导电性及电容性能。同时,电化学自掺杂不会损坏或改变TiO2纳米管的形貌和晶体结构。     

阳极氧化制备硅基TiO_2纳米管阵列及形貌表征

TiO_2纳米管因其具有独特的结构优势和优异的物理化学性质,受到了广泛的关注与研究。然而,TiO_2纳米管阵列(NTA)的制备主要以钛片为基底,很难与硅的微加工工艺相兼容,制约了其在微型电子设备中的应用。为将TiO_2纳米管阵列与硅衬底结合,首先以磁控溅射方法在硅基底上沉积一层金属钛薄膜,通过阳极氧化法制备硅基TiO_2纳米管阵列。采用扫描电子显微镜(SEM)分别探究了阳极氧化过程中外加电压、电解液组成、阳极氧化时间对纳米管形貌的影响,并得到了优化的实验参数。实验发现:50 V恒压条件下,在含有质量分数0.5%氟化铵的乙二醇电解液中对金属钛薄膜进行阳极氧化,成功制备出直径约110 nm、高2.00μm的TiO_2纳米管阵列。高比表面积的TiO_2纳米管可根据需要负载不同的物质材料,应用于传感器、药物传输、超级电容器等领域,极大拓展了其在微电子器件方面的应用。     

染料敏化TiO_2单晶纳米棒阵列太阳电池的性能

采用水热法一步合成出TiO2单晶纳米棒有序阵列,进而制备出染料敏化太阳电池。重点探讨了退火时间变化对电池光电转化效率的影响。研究结果表明,与未退火的纳米棒组装而成的电池相比,退火后的纳米棒电池显示出更高的光电转化效率。并且当退火时间为7 min时,光电转化效率最高(5.05%),提高到未退火电池光电转化效率的300%以上。电池性能提高的原因有:TiO2纳米棒阵列与衬底间结合力的增强有利于电子传输;表面态缺陷的减少有利于抑制光生载流子的复合。结合SEM,TEM和J-V曲线等表征手段探讨了这一现象背后的物理机制。     

Ni-Ti-O纳米管阵列的制备与氢敏性能

掺杂是改善氧化钛纳米结构半导体特性的有效方法。在醇基电解液中,采用阳极氧化方法在TiNi合金表面成功制备出Ni-Ti-O纳米管阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等分析方法对纳米管阵列的表面形貌、微结构和热稳定性进行了表征,研究了退火后纳米管阵列的氢敏性能和抗干扰性。实验结果表明:在醇基电解质液中,采用阳极氧化方法在TiNi合金表面可制备出大面积均匀生长的Ni-Ti-O纳米管阵列,其管长约为220 nm,管径约为25 nm。经525℃热处理后其表面仍可保持规则的纳米阵列形貌。热处理后的Ni-Ti-O纳米管阵列在100℃对体积分数为0.1%的氢气具有良好的氢敏响应特性,对相同浓度的N2和NO则无明显响应。     

形状记忆合金表面纳米管阵列的制备与表征

采用阳极氧化方法在镍钛形状记忆合金表面成功制备出氧化物纳米管阵列。实验结果表明,阳极氧化电压和温度是影响纳米管生长的重要因素。当阳极氧化电压较低时,温度效应不大,合金表面仅形成数十纳米厚的氧化物薄膜。当阳极氧化电压升至20V,在20℃阳极氧化可形成双氧化物层(表面为不均匀多孔纳米结构,下部为具有两种不同直径的纳米管阵列);增大阳极氧化温度至30℃,表面多孔纳米结构溶解,露出底部的纳米管阵列;当阳极氧化温度增大至50℃时,纳米管开始出现破裂。纳米管为Ni-Ti-O氧化物,纳米管的镍含量与镍钛基体相比有所降低。     

Ti-Al-V-O纳米管阵列的制备与热稳定性研究

在醇基介质中采用阳极氧化方法成功在Ti6Al4V合金表面制备出大面积的α和β相均为纳米管结构阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDXA)对纳米管阵列的表面形貌、微结构和热稳定性进行了表征。实验结果表明:在醇基溶液中采用阳极氧化方法制备大面积纳米管阵列时,外加电压的增加有利于合金表面多孔纳米结构的形成。在外加电压为30V时,Ti6Al4V合金表面的双相区均获得较为均匀的纳米管阵列。Ti-Al-V-O纳米管阵列管长约900nm、管径约90nm、壁厚约7.4nm。EDXA结果表明:在阳极氧化后,表面Al和V含量降低。Ti-Al-V-O纳米管阵列在550℃下晶化后,其表面形貌可保持规则的纳米阵列结构,而在更高温度下热处理可导致纳米管阵列局部坍塌并发生表面烧结致密化现象。