溴掺杂CH_3NH_3PbI_3薄膜及其钙钛矿太阳能电池性能研究

有机-无机铅基卤化物钙钛矿杂合物CH_3NH_3PbI_3作为光吸收材料被广泛应用于太阳能电池中,取得了较高的光电转换效率。基于此,在CH_3NH_3PbI_3基础上对I位进行Br掺杂,采用一步溶液法制备了一系列CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜,研究了溴掺杂对CH_3NH_3PbI_3薄膜物相结构、微观形貌、吸光性能及光电转换性能的影响。结果表明,随着Br掺杂量x由0增加到1,常温下其物相结构逐渐由四方相转变为立方相,并且薄膜在TiO_2纳米柱衬底上的覆盖率逐渐提高,其在可见光及近红外区域内的吸光范围逐渐变窄,其光学带隙由1.59 eV逐渐过渡到2.23 eV。以CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜制备成FTO/BL(blocking layer)-TiO_2/NR(nanorods)-TiO_2/CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3/sprio-OMe TAD/Au结构的钙钛矿太阳能电池,发现随着Br掺杂量的增加,太阳能电池的短路电流减小,开路电压增大,填充因子增大,光电转换效率减小。     

Cl、Br掺杂的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿材料制备及吸光性能研究

以甲胺盐和卤化物为原料制备CH_3NH_3PbI_3类钙钛矿材料,通过对CH_3NH_3PbI_3进行紫外光谱等测试,研究其结构和吸光性能.结果表明:随着PbI_2和CH_3NH_3I的摩尔比由1∶1到1∶3,CH_3NH_3PbI_3的吸光度增大,但是当接近1∶2时,材料所吸收的波长范围有明显的左移现象,长波方面吸光度有所下降,吸收范围变窄.通过对CH_3NH_3PbI_3进行Cl、Br部分掺杂,合成CH_3NH_3PbI_((3-x))Cl_x和CH_3NH_3PbI_((3-x))Br_x,对掺杂后的材料进行结构表征和吸光性能研究.研究表明:CH_3NH_3PbI_3、CH_3NH_3PbI_((3-x))Cl_x和CH_3NH_3PbI_((3-x))Br_x分别对波长小于800 nm、450 nm和750 nm的光吸收较强.掺杂后的类钙钛矿CH_3NH_3PbI_((3-x))Cl_x和CH_3NH_3PbI_((3-x))Br_x在成膜致密度、光吸收度和稳定性方面优于CH_3NH_3PbI_3.     

CH_3NH_3HgI_3晶体的生长及光电性能研究

为探究有机金属卤化物CH_3NH_3HgI_3的结构与光电性能间的内在规律,采用溶剂挥发法以甲基碘化胺(CH_3NH_3I)和碘化汞(HgI_2)为反应物,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂合成CH_3NH_3HgI_3多晶粉末;以甲醇(CH_3OH)为溶剂在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上生长了CH_3NH_3HgI_3薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)及电流电压测试仪(CVIV)表征其结构及光电性能。研究结果表明:制备的CH_3NH_3HgI_3粉体为单一晶相结构;CH_3NH_3HgI_3晶体存在多个范德华键作用面。薄膜的电阻率约为10~9Ω·cm;薄膜的禁带宽度为2.8 eV,其可见-近红外波段存在多个吸收峰,与薄膜中大量的结构缺陷有关。分析认为CH_3NH_3HgI_3可应用于紫光探测领域。     

TiO_2纳米线/Bi_2WO_6催化剂制备及影响因素探究

为制备具有可见光响应的高效光催化剂,采用水热法制备了点-线型形貌的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂,考查了钛源、水热温度、溶剂、复合配比等制备因素对复合催化剂形貌的影响,并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法进行表征.结果表明:采用钛酸丁酯制备的TiO_2纳米线为锐钛矿相且结晶度良好;水热温度为180℃,溶剂为乙二醇,TiO_2纳米线复合配比为50%(质量分数)时所制备的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂点-线形貌最优;TiO_2纳米线复合窄带隙半导体Bi_2WO_6明显拓宽了光谱响应范围,复合催化剂的禁带宽度达Eg=2.70 e V.     

钙钛矿敏化TiO_2-SrTiO_3纳米棒太阳能电池的制备及性能研究

采用简单的水热法在FTO(掺杂氟的SnO_2导电玻璃(SnO_2:F))衬底上直接合成了一维取向的单晶金红石型二氧化钛薄膜,然后使用二氧化钛纳米棒作为模板和反应物Sr(OH)_2作为锶源,通过水热反应成功在TiO_2纳米棒阵列的表面沉积了SrTiO3立方纳米颗粒。并以TiO_2-SrTiO_3作为工作电极,钙钛矿型的CH_3NH_3PbI_3和CsSnI_(2.95)-F_(0.05)分别作为光敏剂和电解质组装敏化太阳能电池。通过调整煅烧温度和二次水热反应中Sr(OH)_2溶液的浓度,钙钛矿敏化太阳能电池的光电转换性能有明显改善,最高效率达到0.34%,是未经SrTiO_3修饰样品的2倍。     

聚吡咯/二氧化钛复合氨敏薄膜的制备及特性研究

采用静电力自组装和原位化学氧化聚合相结合的方法制备了聚吡咯/纳米二氧化钛(PPy/TiO_2)复合薄膜,并进行了表面电阻测试及紫外-可见光谱分析、原子力显微镜分析．利用平面叉指电极结构制备了PPy和PPy/TiO_2薄膜气体传感器,研究了其在常温下对有毒气体NH_3的敏感性．结果表明,相同条件下PPy/TiO_2复合薄膜传感器的响应/恢复时间均优于PPy薄膜传感器．同时测试了PPy/TiO_2复合薄膜传感器的湿度特性和稳定性．     

Fe~(3+)-Er~(3+)共掺纳米TiO_2紫外及可见光下催化降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯性能

采用溶胶-凝胶-微波法以无水乙醇为溶剂,制备了Fe~(3+)和Er~(3+)不同摩尔配比共掺的TiO_2纳米粒子,在N2保护下加热至500℃,获得具有稳定锐钛矿型结构的Fe~(3+)和Er~(3+)共掺TiO_2纳米晶体(Fe~(3+)-Er~(3+)-TiO_2)光催化剂.对于Fe~(3+),Er~(3+)不同摩尔配比共掺的纳米TiO_2光催化剂,在掺入量相同时,紫外及可见光下的光催化活性最强.采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品的表面结构进行测试,结果显示Fe~(3+)-Er~(3+)-TiO_2纳米光催化剂晶体尺寸为25 nm~30 nm;X衍射仪测试样品,其XRD图谱峰值显示晶型结构为锐钛矿型,荧光光谱(FL)和紫外-可见(UV-Vis)光谱显示材料的吸收波长范围为370 nm~770 nm.利用Fe~(3+)-Er~(3+)-TiO_2纳米光催化剂在紫外及可见光下降解N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯,反应过程以高效液相色谱(HPLC)对N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯浓度进行检测,结果显示掺入Fe~(3+),Er~(3+)可提高TiO_2的光催化活性,从反应动力学和机理分析掺入Fe~(3+),Er~(3+)可增加光反应孤对电子从而提高反应液中HO·含量.     

三元杂化TiO_2-SiO_2-H_3PW_(12)O_(40)材料的合成与表征

结合分步溶胶凝胶法和超声技术,以正硅酸乙酯、四异丙醇钛及磷钨酸为原料制备TiO_2、TiO_2-SiO_2、TiO_2-H_3PW_(12)O_(40)及TiO_2-SiO_2-H_3PW_(12)O_(40)材料,并用N_2吸附测定(BET)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)分析测试技术对材料进行了表征。结果表明:SiO_2的加入有利于单一TiO_2或TiO_2-H_3PW_(12)O_(40)样品的高度分散;制备的所有材料均出现锐钛矿晶型的TiO_2特征衍射峰;含H_3PW_(12)O_(40)样品中H_3PW_(12)O_(40)以杂多酸微晶形式存在,掺杂杂多酸后样品弱酸位和强酸位强度均有一定增加。     

TiO_2@CoAl_2O_4复合颜料的制备及其近红外反射性能研究

以TiO_2微球为模板,采用化学共沉淀法制备了一种具有核壳结构的TiO_2@CoAl_2O_4复合颜料.利用XRD、SEM、TEM和紫外可见分光光度计等分析测试手段对其晶体结构、微观形貌、可见吸光度和近红外反射率进行了表征.结果表明:TiO_2@CoAl_2O_4复合颜料是由金红石型TiO_2核和尖晶石型CoAl_2O_4壳组成,TiO_2微球模板保证了复合颜料具有较好的球形形貌和颗粒均匀性.复合颜料分别在547、584和624nm处有三个吸收峰,这与CoAl_2O_4颜料的吸收峰一致,因此复合颜料呈现CoAl_2O_4壳层的蓝色色调.复合颜料的平均近红外反射率为65.92%,较商业CoAl_2O_4颜料提高了16.4%.利用复合颜料制得的近红外反射涂层与空白聚氨酯涂层比较,使其玻璃基板温度下降了3.09℃,具有显著的隔热效果.     

HC(NH_2)_2PbI_3钙钛矿薄膜单源真空热蒸发制备及性能表征

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散谱仪、分光光度计、荧光光谱仪和霍尔系数测试仪等,对单源真空热蒸发法直接制备的钙钛矿太阳电池吸收层HC(NH_2)_2PbI_3薄膜的晶化和微观结构以及表面形貌、化学元素计量比、光学和电学性能进行表征分析.结果表明,单源真空热蒸发法制备的HC(NH_2)_2PbI_3薄膜表面均匀、致密且平整,薄膜结晶度高,具有典型的钙钛矿晶体结构,薄膜的化学成分符合HC(NH_2)_2PbI_3薄膜的理想化学计量比,其禁带宽度为1.5 e V,满足钙钛矿太阳电池用薄膜的光学性能,将直接有利于钙钛矿太阳电池效率的提高.     

掺杂剂对聚苯胺/二氧化钛复合薄膜氨敏特性的影响

室温条件下,采用平面叉指电极式器件,运用原位化学氧化聚合和静电力自组装相结合的方法分别制备了盐酸掺杂和对甲苯磺酸掺杂聚苯胺/纳米二氧化钛(PANI/TiO2)复合薄膜气体传感器,并通过电子扫描显微镜(SEM)对薄膜进行了分析表征,研究了其在常温下对NH3气的敏感特性。实验结果表明,盐酸掺杂PANI/TiO2复合薄膜较对甲苯磺酸掺杂PANI/TiO2薄膜具有更好的灵敏度和响应恢复特性以及更好的稳定性。该研究有助于开发低功耗、高灵敏度的NH3气体传感器。     

棉织物水热法纳米二氧化钛表面改性

采用水热合成技术,使用硫酸钛和尿素直接在棉织物纤维表面包覆纳米TiO2颗粒薄膜.借助SEM、XRD、FT-IR、DSC和TG对棉纤维改性前、后的表面形貌、结构和热学性能进行了表征,并测定了织物反射光谱、拉伸、吸水和光催化活性.研究结果表明,棉织物经过硫酸钛尿素水热改性之后,纤维表面包覆了一层锐钛矿型纳米TiO2颗粒薄膜,由平均粒径2.0 nm的纳米颗粒聚集成100 nm以上的球形颗粒,并通过物理吸附方式附着在纤维表面.改性后的织物热起始分解温度和吸热熔融峰温度均有所降低.具有抗紫外线能力和光催化活性,吸水性能也有所增强,但由于织物尺寸发生收缩,断裂强力有所减小,断裂伸长率有所增加.     

Eu掺杂TiO_2纳米晶光致发光影响因素

为了寻找Ti O2∶Eu3+纳米晶的最佳制备工艺条件,采用溶胶-凝胶法制备了Ti O2∶Eu3+纳米晶,研究了Eu3+掺杂浓度、退火温度、Al3+的掺入等工艺参数对Ti O2∶Eu3+纳米晶发射光谱的影响.利用PL、PLE对样品进行了表征.结果表明用468 nm激发光源激发Ti O2∶Eu3+纳米晶时,样品显示出强红光发射,对应于Eu3+粒子的5D0→7F2超灵敏跃迁;且荧光强度随着Eu3+掺杂浓度和退火温度的升高先增强后减弱;700℃退火的样品红光发射强度达到最强,Eu3+的最佳掺杂浓度为0.8%mol;Al3+的掺入可以提高Eu3+的红光发射强度,采用钛酸正四丁脂∶异丙醇∶冰乙酸∶水=1∶4∶4∶2制备出的Ti O2:Eu3+纳米晶的红光发射光谱最强.     

ZnO/TiO2薄膜制备及在太阳能电池中的应用

用丝网印刷结合溶胶凝胶法制备了多孔TiO2薄膜,用溶液浸渍法制备了ZnO/TiO2复合薄膜;对薄膜的热处理制度、表面形貌、横断面结构、吸光度等进行了分析;组装电池,测试了电池的光电性能,结果表明：浸渍Zn（Ac）23 h,经过适当的热处理后,可以形成结晶良好,吸光度较好的ZnO/TiO2复合薄膜,电池的开路电压,短路电流以及光电转换效率均得到较大的提高.     

ZnO/TiO_2薄膜制备及在太阳能电池中的应用

用丝网印刷结合溶胶凝胶法制备了多孔TiO2薄膜,用溶液浸渍法制备了ZnO/TiO2复合薄膜;对薄膜的热处理制度、表面形貌、横断面结构、吸光度等进行了分析;组装电池,测试了电池的光电性能,结果表明:浸渍Zn(Ac)23 h,经过适当的热处理后,可以形成结晶良好,吸光度较好的ZnO/TiO2复合薄膜,电池的开路电压,短路电流以及光电转换效率均得到较大的提高。     

In、Sn共掺杂ZnO纳米线的制备及其气敏性能研究

为了改善纯ZnO纳米线的气敏性能,采用物理蒸发法制备出In、Sn共掺杂的ZnO纳米线,利用XRD、SEM、TEM对产物的形貌、结构进行表征,采用CGS-1TP智能气敏分析系统对其进行酒精气敏性能测试.结果表明,制备出的In、Sn共掺杂ZnO纳米线具有六方纤锌矿结构,平均直径约为80nm,In元素与Sn元素的掺杂量分别为0.12%和1.1%.在最佳工作温度225℃条件下,对气体浓度为400ppm的酒精蒸气的灵敏度S(Ra/Rg)为39.06,响应-恢复时间分别为9s和5s,比同等测试条件下纯ZnO纳米线的灵敏度提高63.9%,响应-恢复时间分别缩短1s和2s.     

ZnO/C复合材料的制备与性能

为了制备ZnO/C复合材料并探讨其吸波性能,利用金属有机骨架MOF-5为前驱物,采用溶剂热法制备了ZnO/C复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶转换红外光谱分析仪与矢量网络分析仪对ZnO/C复合材料的物相组成、微观结构、形貌及性能进行了分析.结果表明,ZnO/C复合材料是由薄片状组织堆叠形成的完整立方体结构,且ZnO与C分布均匀.当复合材料涂层厚度为7 mm时,在17.18 GHz处的反射损耗可以达到最大幅值.ZnO/C复合材料在远红外区和超远红外区均具有良好的吸波性能.     

Bactericidal and Photocatalytie Activity of Fe^3＋-TiO2 Thin Films Prepared by the Sol-gel Method

Pure TiO2 thin films and iron doped TiO2 thin films on glass substrate were prepared by sol-gel method, and characterized by X-ray diffractometer （XRD）, thermo-gravimetric analysis （TG-DSC）, high resolution transmission electron microscope （HRTEM）, scanning electron microscope （SEM） and UV-Vis spectroscopy, respectively. The experimental results show that the pure TiO2 thin films and iron doped TiO2 thin films can destroy most of the escherichia coli and bacillus subtillis under the irradiation of 365 nm UV-light. However, the iron doped TiO2 thin film is a better photocatalyst than pure TiO2 thin film. The ultrastructural studies provide direct evidences for understanding the bactericidal mechanism of the TiO2 photocatalyst.     

Characterization of Calcined Kaolin/TiO_2 Composite Particle Material Prepared by Mechano-Chemical Method

Calcined kaolin/TiO2 composite particle material (CK/TCPM) was prepared with TiO2 coating on the surfaces of calcined kaolin particles by the mechano-chemical method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) were used to investigate the microstructures and morphologies, respectively. The mechanism of the mechano-chemical reaction between calcined kaolin and TiO2 was studied by infrared spectra (IR). The results show that TiO2 coats evenly on the surfaces of calcined kaolin particles by Si-O-Ti and Al-O-Ti bonds on their interfaces. The hiding power and whiteness of CK/TCPM are 17.12 g/m2 and 95.7%, respectively, presenting its similarity to TiO2 in pigment properties.     

Y_2O_3:Eu~(3+)纳米粉体的制备及其性能研究

以Y2O3,Eu2O3为原料,NH3?H2O和NH4HCO3为沉淀剂,采用共沉淀法,在700至1200℃下煅烧2h制备出Y2O3:Eu3+纳米粉体,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光分光光度计等表征样品的性能,研究不同掺杂浓度,不同烧结温度及不同沉淀剂对粉体各项性能的影响。结果表明,以两种沉淀剂制备的纳米粉体均为纯相,与Y2O3标准PDF卡片41-1105相吻合。以NH3?H2O为沉淀剂制备出来的前驱体在1100℃下煅烧2h获得的粉体分布均匀,近似球形,粒径分布在50~80nm,以NH4HCO3为沉淀剂制备出来的前驱体在1100℃下煅烧2h获得的粉体分布均匀,纯度高,具有良好的分散性,粒径分布在60~80nm。制备出来的粉体在波长为254nm的紫外光激发下发出611nm的红光。