Quantum Dot Sensitized Solar Cells Based on CdS Sensitized TiO2 Nanorod Arrays

化学浴沉积(CBD)被用于在TiO2单晶纳米棒阵列上形成一CdS量子点薄层,进而组装量子点敏化太阳电池。通过扫描电镜、透射电镜以及其它方法分析发现,结晶良好的CdS量子点均匀包覆于TiO2纳米棒的表面,且组装好的太阳电池显示出良好的光伏特征。优化量子点敏化工艺,获得了高达1.28%的太阳能转换效率。效率不高可能是电子在量子点间的迁移不畅引起的。     

CdS量子点/CdTe纳米棒光电极制备及其光电性能研究

本文利用化学沉积法和射频溅射法成功实现了CdS量子点/CdTe纳米棒复合光电极的制备。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和电化学工作站分别对获得的光电极进行了结构、形貌和光电性能的表征;结果表明,所获得的光电极由CdS量子点和CdTe一维纳米棒组成,其中CdTe纳米棒沿着(111)择优方向定向生长。在不同CdS量子点厚度的光电极的电化学表征结果中,我们发现了由CdS的压电效应引起的新颖的热释电现象,并在25 cycle CdS QDs的光电极测试中获得了最好的结果,开路电压为0.49 V,短路电流为71.09 μA,其I-t曲线的开光比为6。我们在研究过程中还发现了热释电引起的电流反向现象,这一特性对于未来提高光电器件的性能具有重要的意义。     

CdS修饰TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能研究

首先通过恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,其次运用电化学沉积法在TiO2纳米管阵列表面修饰CdS颗粒,最后表征其对甲基橙的光催化降解性能.研究表明,通过电化学沉积可以在管阵列表面获得均匀分布的CdS纳米颗粒.TiO2纳米管阵列在经过CdS修饰后,对可见光的吸收范围明显增大;光照2 h后,对甲基橙的降解效率由修饰前的57.1%提高到修饰后的76.4%,COD的去除率也从49%提高到70.6%.     

纳米复合材料CdS/TiO2NTs的制备及光催化产氢活性

通过离子交换和沉淀反应制备纳米复合材料CdS/TiO2NTs.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、漫反射紫外-可见吸收光谱(DRUVAS)、荧光光谱(FES)、X射线荧光分析(XRF)等手段对该复合材料的结构进行表征.SEM结果表明:钛酸盐纳米管的形成经由TiO2颗粒-片状的钛酸盐-卷曲的钛酸盐纳米管的自组装过程.XRD、DRUVAS、FES和FES结果表明:平均粒度大约 8 nm 的六方相CdS均匀的负载于锐钛矿型TiO2纳米管表面,其吸收边扩展到可见区.与TiO2纳米管及TiO2粉末相比,CdS/TiO2NTs 纳米复合材料展示了较高的可见光催化分解水产氢活性.     

CdS纳米棒的化学浴沉积法制备和机理研究(英文)

采用化学浴沉积法制备了高纵横比的CdS纳米棒。二苯硫腙(DPTA)作为有机添加剂用于合成CdS纳米棒。用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征样品的结晶性能和微观结构。XRD结果表明,样品中同时存在六角相和立方相,当pH值为10.5时,六角相CdS的(111)峰的衍射强度最大,同时出现立方相CdS。TEM结果显示,可以通过调节pH值控制CdS纳米晶的形貌,当pH值为10.5时,CdS纳米棒的纵横比最大,直径约50nm,长约3μm。对CdS纳米晶电学性能的研究表明,与用PVA作为添加剂和在纯乙醇中制备的CdS纳米棒相比,用DPTA作为添加剂制备的CdS纳米棒具有更低的电阻值。这是因为DPTA分子中存在2个大π键,有利于电子的传输。还讨论了CdS纳米棒的生长机理和DPTA修饰CdS纳米棒中的电子转移。     

核壳结构CdS/TiO2的制备与表征

通过水热法合成分散性良好的CdS纳米颗粒,并采用声化学法在颗粒外包覆TiO2壳层,获得的复合材料具有更好的光催化特性.讨论了水热反应温度保温时间与晶粒尺寸、结晶性之间的关系以及声化学制备过程中反应条件与陈化时间对壳层生长的影响.采用X射线衍射、透射电镜、漫反射光谱、光催化性能测试等手段表征CdS颗粒的尺寸、形貌及CdS/TiO2的结构与光催化特性.结果表明水热过程中,提高反应温度、保温时间有利于提高产物的结晶性.声化学合成CdS/TiO2复合材料过程中,超声作用能促进核壳结构的形成.提高前驱溶液的浓度,在获得CdS/TiO2核壳结构的同时会析出TiO2纳米粒子.在降解甲基橙的实验中,CdS/TiO2材料表现出比单组分材料更好的催化性能.     

A Comparable Study on the Arrays of Aligned ZnO Nanowires and TiO2 Nanotubes for Applications of Dye- sensitized Solar Cells

首先通过水热法在透明导电基底上合成出垂直有序的ZnO纳米线阵列,再对这些ZnO纳米线进行表面处理以得到TiO2纳米管阵列。随后,这些纳米线(管)阵列被用作光阳极组装染料敏化太阳电池(DSSC),以探索它们的光电化学性能。通过研究发现,用TiO2纳米管阵列组装而成的DSSC具有0.81%的太阳能转换效率,高出ZnO纳米线阵列组装而成的DSSC 3倍以上。另外,还运用一个简单的二极管模型对这些DSSC的伏安特性(J-V)曲线进行分析。最终发现,造成DSSC性能大幅度提高的原因在于其内部并联电阻的增加以及泄漏电流的下降。     

应用于染料敏化太阳电池的ZnO与TiO_2纳米线(管)阵列的比较研究（英文）

首先通过水热法在透明导电基底上合成出垂直有序的ZnO纳米线阵列,再对这些ZnO纳米线进行表面处理以得到TiO2纳米管阵列。随后,这些纳米线(管)阵列被用作光阳极组装染料敏化太阳电池(DSSC),以探索它们的光电化学性能。通过研究发现,用TiO2纳米管阵列组装而成的DSSC具有0.81%的太阳能转换效率,高出ZnO纳米线阵列组装而成的DSSC 3倍以上。另外,还运用一个简单的二极管模型对这些DSSC的伏安特性(J-V)曲线进行分析。最终发现,造成DSSC性能大幅度提高的原因在于其内部并联电阻的增加以及泄漏电流的下降。     

磁控溅射制备的Au-TiO2纳米棒阵列的光降解研究

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性, 并且对可见光反应强烈. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

利用磁控溅射研究Au-TiO2薄膜的光催化活性

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性, 并且对可见光反应强烈. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

CdSe/ZnS/SiO_2多层核壳结构量子点材料的制备

纳米粒子表面包覆二氧化硅层形成的核/壳结构能减少表面缺陷,改善发光性能,保护纳米粒子核不受外界环境的影响。本实验在液体石蜡-油酸介质中首先制备CdSe量子点,再通过直接在反应体系中加入硫源和锌源的方法,在CdSe量子点的表面原位组装ZnS纳米层,得到CdSe(核)/ZnS(壳)结构量子点材料;然后利用反相微乳液方法在CdSe(核)/ZnS(壳)复合量子点的表面继续包覆SiO2层,得到CdSe/ZnS/SiO2多层核壳结构量子点材料。化学性质稳定的ZnS及SiO2材料的包覆使CdSe量子点材料的毒副作用降低,且没有降低单纯CdSe的发光效率,这种CdSe/ZnS/SiO2多层核壳结构量子点材料在探索新型载体、生物传感器、生物医疗、肿瘤的早期诊断和治疗等方面有广泛的应用前景。     

微波水热法自组装制备纳米TiO2微球

采用微波水热法,以TiCl3为前驱物,NaCl为矿化剂,添加CTAB作为表面活性剂,在170℃下反应2h,制备出了纳米TiO2微球,用X射线衍射和扫描电镜对微球的晶型与形貌进行研究.结果表明,微球为金红石型,直径为2～3μm,微球由纳米棒组装而成,纳米棒直径为50nm,长度为500 nm.     

含Mg的TiO_2纳米点薄膜的制备及蛋白吸附性能

通过改变Mg先驱体加入量,形成含Mg离子5 mol%和10 mol%(相对于Ti)的TiO2溶胶。根据分相自组装原理,采用旋涂法和500℃热处理,制备出含Mg的TiO2纳米点薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、BCA试剂盒等测试手段对薄膜形貌和结构进行了分析,并对薄膜的蛋白吸附能力进行了评价。结果表明,Mg离子的加入,不影响分相自组装过程,能形成含Mg的TiO2纳米点薄膜;Mg离子在纳米点表面层富集;Mg离子的释放是改变蛋白吸附能力的可能原因,由Mg离子含量为5 mol%溶胶形成的纳米点薄膜呈现蛋白吸附能力提高。     

L-半胱氨酸修饰CdTe与CdTe/CdS量子点的水相合成与表征

用L-半胱氨酸作为配体,直接水相合成了CdTe量子点和核壳结构CdTe/CdS量子点;实验研究了不同回流温度和回流时间下对CdTe量子点的光学性质的影响以及改善光稳定性的方法。利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表征了CdTe和CdTe/CdS量子点的光学性质;CdTe量子点的荧光发射峰在525~565nm之间,且发射峰较窄;XRD、透射电镜(TEM)测试表明合成了物相较纯、分散性较好、尺寸均匀且粒径在2~3nm的CdTe量子点,但存在光稳定性差的缺点。制备核壳结构CdTe/CdS量子点的方法对所合成的CdTe量子点的光稳定性进行改善,通过荧光发射光谱、紫外吸收光谱、透射电镜(TEM)和XRD测试对CdTe/CdS核壳量子点的形貌和性能进行了表征。     

单晶金红石型TiO_2纳米棒的湿法合成(英文)

用TiO2粉末、NaOH和蒸馏水为原料合成金红石型TiO2纳米棒。XRD和FESEM分析表明,制备的样品为单晶且无杂质,其平均粒径约为40 nm。当样品于600°C退火2 h后,FESEM观察发现生成了TiO2纳米棒。XRD分析表明纳米棒为单晶。纳米棒表面光滑,其长约为1μm,直径约为80 nm。紫外和拉曼光谱研究表明,所制备样品的能带间隙为3.40 eV。     

单晶金红石型TiO2纳米棒的湿法合成（英文）

用TiO2粉末、NaOH和蒸馏水为原料合成金红石型TiO2纳米棒。XRD和FESEM分析表明,制备的样品为单晶且无杂质,其平均粒径约为40 nm。当样品于600°C退火2 h后,FESEM观察发现生成了TiO2纳米棒。XRD分析表明纳米棒为单晶。纳米棒表面光滑,其长约为1μm,直径约为80 nm。紫外和拉曼光谱研究表明,所制备样品的能带间隙为3.40 eV。     

纯钛表面TiO2纳米棒阵列的制备及其形成机理研究

采用阳极氧化恒流法在含NH4F的电解液中,以钛片为基体制备出高度有序、均匀的TiO2纳米棒阵列。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对TiO2纳米棒阵列的表面形貌、组成、结合价态、晶相等结构特征进行了表征。结果表明,所制备的TiO2纳米棒阵列均匀分布、排列有序、沿垂直基体方向择优生长。纳米棒的平均直径约为25.68nm,平均长度约为91.35nm,长径比为3.56,平均分布密度约为189～197根/μm2;550℃热处理后生成的TiO2纳米棒阵列具有金红石型结构,结晶度为28.6%,沿(110)面取向生长。     

核壳Ⅱ型量子点 CdXZn1-XTe/CdS的水相制备与光学性能研究

为了提高量子点敏化太阳能电池中量子点的光电化学稳定性,本文以巯基丙酸为稳定剂,水相合成 CdXZn1-XTe量子点,再包覆CdS制备核壳量子点 CdXZn1-XTe/CdS。我们采用X射线衍射与X射线光电子能谱研究了样品的晶体结构和化学成分,并对样品的光学吸收、稳态荧光与荧光衰减行为进行了研究,结果表明三元量子点 CdXZn1-XTe的能级结构同时具有尺寸可调性和组分可调性,易于与CdS形成核壳Ⅱ型结构量子点,从而有效地提高了量子点的荧光寿命。 CdXZn1-XTe量子点与 CdXZn1-XTe/CdS量子点的荧光衰减曲线为多指数衰减形式,平均激子寿命分别为24.07 ns,39.80 ns。     

有机电解液中TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能

在氟化铵/丙三醇电解液中,采用恒压直流阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的结晶行为,最后将管阵列作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),研究氧化时间和热处理温度对其光电性能的影响。结果表明:TiO2纳米管阵列的形成是一个随时间渐进演变的过程;随着氧化时间的延长,纳米管长度逐渐增大,当时间为70 h时,长度达到5μm左右;管阵列在空气中于400℃以下热处理后,由锐钛矿相构成,450和500℃热处理时,由锐钛矿相和金红石相构成,同时管阵列结构具有良好的高温稳定性。光电性能测试显示,20 V、70 h制备的TiO2纳米管阵列经450℃热处理后,组装成的染料敏化太阳能电池的(有效面积1 cm2)光电转换效率可达到0.989%。     

热处理温度对TiO2结构和光学性能的影响

为探索热处理温度对纳米TiO2性能的影响,研究了不同温度下处理的纳米TiO2的光学性能和微观结构,并进行了纳米TiO2光催化性能的实验.实验表明,所用的纳米TiO2溶胶可以在紫外光照射下分解甲基紫;由于粒子纳米化导致晶格畸变,纳米TiO2粒子的结晶峰出现宽化现象;热处理温度决定纳米TiO2的结晶程度和晶体类型,同时还影响粒子的粒径和分散热处理温度越高,粒子颗粒越大,同时团聚增加;粒子纳米化导致量子尺寸效应的出现,纳米TiO2薄膜对紫外线的吸收具有"蓝移"效应;随着热处理温度的升高,"蓝移"效应减弱,TiO2薄膜的紫外吸收边出现了"温升红移"现象.