In_2S_3/ZnO薄膜太阳能电池的制备及光电特性研究

首先利用两步化学方法在FTO透明导电基底上,制备了分布均匀且垂直于基底表面的ZnO纳米片阵列,再利用连续离子层吸附法制备了In_2S_3/ZnO异质结构纳米薄膜,并对其结构、形貌和光吸收等性质进行了表征。详细讨论了异质结构纳米薄膜的光电化学性质,测试结果显示,In_2S_3/ZnO异质结构纳米片阵列的光电流密度约为ZnO纳米片阵列的4倍。     

TiO_2/ZnO双层电子传输层的制备及光电化学性能

首先在氟掺杂的氧化锡导电玻璃(FTO)上水热生长一层TiO_2纳米棒阵列薄膜,然后通过旋涂法旋涂ZnO籽晶层后水热法生长ZnO纳米棒得到TiO_2/ZnO纳米棒阵列薄膜。通过XRD、SEM、PL、UV-Vis和电化学工作站等对单层TiO_2纳米棒和TiO_2/ZnO纳米棒的结构、表面形貌、荧光性能、光吸收强度以及光电化学性质进行表征。结果表明,随着水热生长ZnO时间的增长,ZnO纳米棒密度增加; ZnO纳米棒的生长时间不同使其荧光强度不同,TiO_2/Zn O纳米棒的荧光强度与单层TiO_2纳米棒相比有着微小的减弱,没有明显的衍射峰; TiO_2/ZnO纳米棒复合材料比单层TiO_2的光吸收强度高,提高其光学性能,但是吸光区域都在紫外光区域;在标准模拟太阳光照射下,TiO_2/Zn O纳米棒的光电流为0. 002 m A,单层TiO_2纳米棒的光电流为0. 006 m A,复合薄膜的电流有着明显的变化。     

Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结的原位制备及其光化学性能研究

利用Bi_4Ti_3O_(12)和TiO_2的结构相似性,以TiO_2纳米片为原料,用水热法制备了Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电镜等证实了异质结结构的形成。可见光催化反应活性的表征说明Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构相较于TiO_2或Bi_4Ti_3O_(12)性能有明显提高,光电化学表征进一步证实Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构能有效促进光生电子-空穴对的分离。实验结果还表明,这种增强作用与两相的比例密切相关,并通过控制两相比例对性能进行了优化。     

RGO/In_2S_3复合修饰TiO_2纳米管阵列及其光催化应用

采用脉冲电沉积法将In_2S_3纳米粒子沉积在TiO_2纳米管阵列(NTs)上,得到In_2S_3–TiO_2 NTs。然后通过脉冲电沉积法将石墨烯薄膜修饰在In_2S_3–TiO_2 NTs上,制备出RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料。通过光电流测试和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)降解试验表征了RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs的光电性能和光催化性能。结果表明:相对于纯TiO_2 NTs,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料的光生电子-空穴对的复合率更低,对可见光的吸收更强。光催化180 min后,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料对2,4-D的降解效率高达93.36%,重复使用5次后仍有90.70%。     

三维In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的制备及光电性能

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出TiO_2纳米管阵列,利用连续离子层吸附法(SILAR)将半导体In_2S_3沉积到TiO_2纳米管表面,制备In_2S_3/TiO_2纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(DRS)对材料的形貌和结构进行表征,并通过荧光光谱仪以及光电信号对不同沉积圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的光电性能进行测试。结果表明,制备的In_2S_3纳米颗粒均匀沉积在TiO_2纳米管上,并且不会堵塞纳米管的管孔。沉积不同圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料表现出不同的光电化学性质。     

BiOBr/石墨烯/TiO_2纳米管阵列薄膜的制备及光电化学性能研究

通过水热处理TiO_2纳米管阵列和氧化石墨烯制备石墨烯/TiO_2纳米管薄膜材料,并进一步连续离子沉积BiOBr来制备BiOBr/石墨烯/TiO_2纳米管阵列薄膜材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等测试手段对所得样品的物相组成、表面形貌及元素形态和光吸收性能等进行表征。结果表明,TiO_2纳米管的表面成功负载了石墨烯和BiOBr纳米片。紫外-可见漫反射吸收光谱表明,BiOBr和石墨烯共同修饰的TiO_2纳米管的吸收带边发生明显红移,其可见光吸收性能明显提高。光电电化学性能测试表明,BiOBr和石墨烯的共同修饰有效提高了TiO_2纳米管的光电流、光电压和光电转换效率。     

TiO_2修饰BDD复合电极材料的制备及性能

采用水热法在掺硼金刚石(Boron-doped diamond,BDD)薄膜衬底上修饰纳米棒状TiO_2,制备出具有p–n异质结结构的复合层状薄膜材料,通过环氧树脂封装制备成电极。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分别对其形貌和物相进行表征,并在不同条件下对活性艳红X-3B模拟染料废水进行了降解。结果表明:TiO_2纳米棒团聚而成的纳米束排列均匀、致密,与BDD薄膜结合紧密,TiO_2为金红石相。由于二者光电协同效应,与TiO_2单独光催化、BDD电极单独电化学氧化比较,采用该复合电极对活性艳红X-3B模拟染料废水的降解效率得到进一步提升。     

Co3O4/TiO2复合膜光催化降解高浓盐水COD研究

借助碱醇热法以钛片为基底制备了TiO_2纳米薄膜,采用浸渍-煅烧法获得Co_3O_4/TiO_2纳米异质结复合薄膜,对其进行了表征,并用于去除反渗透高浓污水COD。结果表明,20 nm左右的Co_3O_4颗粒被均匀负载于TiO_2薄膜表面,二者具有良好的晶型结构及稳定性,且拥有可见光捕获利用特性。Co_3O_4和TiO_2之间形成的p-n异质结有效促进了光生载流子的分离,使复合薄膜具有较好的反渗透高浓污水COD去除性能,在紫外-可见光照射下,Co_3O_4的引入可使TiO_2薄膜光催化去除COD效率提高1.3倍。综合考虑能耗等,较佳的反应条件为:室温,pH为9.0,初始COD为480 mg/L,采用紫外-可见光共同照射。     

Ag/TiO_2纳米片异质结薄膜的制备及清除NO_x的性能研究

采用微波辅助化学还原法制备Ag/TiO_2纳米片异质结薄膜光催化剂,通过XRD、SEM、UV-Vis、PL和光电流响应对其进行表征,并考察了其清除气相中氮氧化物(NOx)的性能。结果表明,Ag/TiO_2 NSF光催化剂对光的吸收利用好,光生载流子复合几率小,其光催化清除NO_x的活性比TiO_2 NSF高,其中1.0 Ag/TiO_2NSF的效果最好。     

Au/TiO_2纳米片异质结薄膜的制备及其光催化性能研究

采用微波辅助化学还原法制备Au/TiO_2纳米片异质结薄膜(Au/TiO_2NSF)光催化剂,通过XRD、SEM、UVVis、PL和光电流响应对其进行表征,并考察了其在模拟太阳光下降解水相中有机染料亚甲基蓝(MB)和清除气相中氮氧化物(NO_x)的性能。结果表明,Au/TiO_2NSF光催化剂对光的吸收利用好、光生电子-空穴对复合几率小,其光催化降解MB和清除NO_x的活性比TiO_2NSF高,其中1.0Au/TiO_2NSF的效果最好。     

沉积次数对CdS/TiO_2复合纳米薄膜光电性能的影响

采用水热法在FTO导电玻璃基底表面制备了结构规整的TiO2纳米棒阵列,利用连续离子层吸附反应(SILAR)法在TiO2纳米棒阵列表面沉积生长了CdS量子点,采用紫外可见分光光度计和电化学工作站表征了薄膜的光学和光电性能,随着CdS循环次数的增加,薄膜的光电响应越明显,当CdS循环沉积次数为9次时,薄膜的光电响应程长约为514μA/cm2。     

Ag_3PO_4/TiO_2纳米管阵列的制备及其可见光光催化活性

用浸渍-沉积法将Ag3PO4沉积在自组装TiO2纳米管阵列的管壁上制备Ag3PO4/TiO2纳米管阵列。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行表征。通过在可见光(λ420nm)下降解水中的罗丹明B检测样品的光催化活性。结果表明:由于Ag3PO4与TiO2之间形成了异质结,在Ag3PO4的强可见光吸收性能和该异质结的协同作用下,Ag3PO4/TiO2异质结纳米管阵列的可见光光电催化活性高于单一的纯Ag3PO4和TiO2纳米管阵列膜。     

Bi_2S_3复合光催化材料可见光催化研究进展

概述了Bi_2S_3的制备方法,分析了Bi_2S_3复合光催化材料异质结的构建,总结了Bi_2S_3复合光催化材料在环境治理方面的最新应用。     

铁钇掺杂TiO_2纳米棒薄膜的制备和光学行为

以Ti(OC4H9)4为钛源,冰乙酸和无水乙醇为溶剂,采用旋涂法在掺F-SnO_2玻璃基板上制备一层TiO_2薄膜籽晶层。再采用水热法,以盐酸和蒸馏水为溶剂,Fe(NO3)·9H2O和Y(NO3)·6H2O为掺杂剂,制备了掺杂TiO_2纳米棒薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对样品的晶型结构、微观形貌和光学行为等进行表征。结果表明:制得的TiO_2薄膜由Rutile相和Anatase相TiO_2纳米棒阵列组成,Fe~(3+)掺杂量为1.5%时,纳米棒直径最大,垂直生长性最好,分散均匀,结晶度高,比表面积大,有适宜的孔隙率。共掺时Rutile相的衍射峰强度减弱,相对于未掺杂TiO_2薄膜,Fe~(3+)、Y~(3+)共掺后TiO_2薄膜的吸光度有了明显的增强,紫外吸收边带红移最大,1.5%Fe~(3+)和1.5%Y~(3+)共掺时TiO_2纳米棒薄膜的禁带宽度最小为2.95 eV。     

CuO/TiO2纳米纤维可见光催化CO2合成甲醇

以介孔SiO_2球为模板、TiCl4为前驱体,采用气相生长法制备了直径为8～10nm的TiO_2纳米纤维,然后采用浸渍法制备了具有异质结结构的CuO/TiO_2纳米纤维,在可见光照射下催化CO_2合成甲醇。通过SEM、TEM、XPS、UV-Vis、XRD、荧光光谱(PL)对催化剂进行了表征。结果表明:TiO_2纳米纤维较锐钛矿TiO_2纳米颗粒和商业TiO_2纳米颗粒(P25)荧光强度明显降低,光生电子-空穴对更加稳定。通过在TiO_2纳米纤维上负载CuO形成异质结结构后,进一步降低了催化剂的荧光强度,也增强了在可见光区的吸收。在300 W氙灯照射5 h进行光催化CO_2合成甲醇实验中,P25负载CuO后,催化合成甲醇产量为676μmol/g-cat,而负载了CuO的TiO_2纳米纤维,甲醇产量达1791μmol/g-cat,较CuO/P25提高了165%。     

CdS/CuInS_2/TiO_2复合纳米薄膜光电性能的研究

利用连续离子层吸附反应(SILAR)法在Ti O2纳米棒阵列表面沉积生长了Cu In S2和Cd S量子点,采用FESEM表征了复合纳米薄膜的结构和形貌,采用紫外可见分光光度计和电化学工作站表征了薄膜的光学和光电性能。当Cu In S2和Cd S薄膜循环沉积次数均为5次时,薄膜的光电响应最强,光电响应程长为20μA/cm2。     

窄带隙半导体耦合Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂制备及光催化性能

利用原位生成法,制备了Bi_2S_3含量可调的Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料。通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)、时间分辨荧光衰减光谱等手段对制备的光催化剂物相、形貌、结构和性能进行表征分析。可见光照射下,以罗丹明B(Rh B)为降解模型评价Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料的催化性能。结果表明:Bi_2S_3沉积在g-C_3N_4表面,显著增强g-C_3N_4的可见光催化性能,并随着Bi_2S_3含量不同,复合光催化剂Bi_2S_3/g-C_3N_4的催化性能发生变化,其中Bi_2S_3质量分数为5%时表现出最佳的可见光催化活性。利用捕获剂、NBT转化确定h+是主要的活性物种,O_2~-·是次要活性物种。对Bi_2S_3/g-C_3N_4光催化活性增强机理进行研究,Bi_2S_3的加入显著增强g-C_3N_4对可见光的吸收,并与g-C_3N_4之间形成异质结,促进光生电子空穴的有效分离,延长载流子寿命,显著增强g-C_3N_4光催化性能。     

3D Bi_2MoO_6纳米片与钨掺杂的二氧化钛纳米线异质结光电化学性能的研究

制备高效的电极材料对于提高太阳能光解水效率有巨大的意义。TiO_2作为一种典型的无机半导体材料,因其优良的化学稳定性得到了广泛应用。但由于其对可见光的利用率较低,光解水效率较差,使其应用受到了限制。所以本文我们利用了掺杂和构筑异质结的方法对其进行了改性,制备了3D Bi_2MoO_6纳米片/W掺杂TiO_2纳米线异质结材料。结果表明,该复合材料在可见光下的光电流密度可达105μA/cm~2(相对于可逆氢电极),是未经改性的二氧化钛的10倍左右,因此该材料具有较好的光电转化性能。此外,该材料的制备过程简单,成本低,因此该研究为进一步提高二氧化钛的光电转换性能具有潜在的意义。     

水热工艺对TiO_2薄膜形貌结构及光学性能的影响

以Ti(OC_4H_9)_4为钛源,盐酸和蒸馏水为溶剂,改变水热温度、Ti(OC_4H_9)_4浓度,采用水热法在掺F-SnO_2玻璃基板上制备TiO_2纳米棒薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对样品的晶型结构、微观形貌和光吸收强度等进行表征。结果表明,制得的TiO_2薄膜由均匀排列的金红石相一维纳米棒阵列组成。温度的升高有利于TiO_2纳米棒的生长,160℃时TiO_2薄膜纳米棒之间空隙适中,具有较好的均一性和分散性。Ti(OC_4H_9)_4浓度为0.05 mol/L时,纳米棒直径大,有高的结构密度、适宜的孔隙率,垂直生长性好,薄膜与衬底接触良好,样品在紫外光区和可见光区都有良好的光吸收性;Ti(OC_4H_9)_4浓度为0.03 mol/L时,禁带宽度最小为2.78 eV。     

硫化镉复合二氧化钛纳米管阵列光电化学研究

采用阳极氧化法在钛片表面制备出了内径约70 nm,管壁厚度约30 nm的整齐有序的TiO_2纳米管列阵,而后通过浸渍法得到Cd S复合的TiO_2纳米管阵列。XRD和SEM分析样品晶型以及形貌特征的结果表明,随着浸渍次数的增加,TiO_2纳米管阵列上复合的CdS的量也随之增加。利用电化学工作站测定样品光电转化性能,结果表明,在TiO_2纳米管阵列上适量地复合CdS可以有效提高其光电转化效率,并且在浸渍次数为2次时,复合TiO_2纳米管阵列具有最佳光电化学性能,与纯二氧化钛纳米管的光电流为0.26 m A/cm~2,太阳光转化率为0.95%相比较,其光电流可达到0.58 m A/cm~2,太阳光转化率可达到4.02%,分别高于纯二氧化钛纳米管的2倍和4倍。