TiO2纳米颗粒/纳米线复合光阳极的染料敏化太阳能电池

首先采用水热合成技术制备TiO2纳米线粉末,然后采用溶胶-凝胶技术制备钛酸丁酯溶胶,向溶胶中加入适量的TiO2纳米线制备凝胶浆体,采用浸渍提拉法在透明导电玻璃上制备TiO2纳米颗粒/TiO2纳米线复合薄膜的光阳极.通过XRD、SEM,电池的I-V特性和电化学阻抗谱测试,研究TiO2纳米线的添加量对光阳极的结构、形貌和电...     

用SPM纳米刻蚀方法在Ti表面制备纳米结构的研究

本文用导电原子力显微镜 (AFM)针尖诱导局域氧化反应的方法 ,在Ti膜表面制备了TiO2 纳米结构。实验结果表明 ,Ti膜的氧化阈值为 - 7伏 ,制备的TiO2 纳米线的最小线宽达到 10nm ,TiO2 纳米线的高度和宽度随针尖偏压的增大而增大。在优化的氧化刻蚀条件下 ,通过控制针尖偏压和扫描方式制备出了图形化的TiO2 结构 ,本研究表明基于导电AFM的纳米刻蚀技术将成为构筑纳米电子器件的重要工具     

二氧化钛有序纳米阵列染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和基本原理,综述了近年来作为DSSC光阳极的TiO2纳米管、纳米线、纳米棒阵列的制备工艺进展,重点介绍了阳极氧化法制备纳米管和水热法制备纳米线和纳米棒.阐述了通过改进TiO2纳米管提高DSSC效率的几种途径,包括优化纳米管的尺寸、改善纳米管的输运性能、在透明基板上生长纳米管、对纳米管进行表面修饰等.最后展望了TiO2纳米阵列DSSC的研究方向.     

TiO2纳米线阵列生长机理的研究

采用两步氧化法制备了多孔氧化铝模板(AAO),并利用AAO结合用电化学诱导溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的TiO2纳米线阵列,探讨了形成TiO2纳米线阵列的生长机理.发现TiO2纳米线是由Au基底沿着孔洞逐步向上生长,直接生成纳米线,因而可以通过控制氧化铝模板的尺寸和电化学沉积的时间来控制纳米线的长径比.     

使用Cu助剂在常压及Cu-Ti共晶温度下快速制备TiO2纳米线

本文提供了一种简单的热退火方法以制备线状TiO2纳米结构。热退火方法一直难以用于高熔点金属氧化物纳米结构的制备,而本文通过引入CuCl2作为催化剂,通过简单的反应过程,在较短的时间内和远低于钛熔点的反应温度下制得了金红石相的TiO2一维纳米结构。研究结果表明,关键的实验参数包括活性催化物添加量、生长温度和退火时间。在850℃(接近于Cu-Ti共晶温度)退火60分钟的反应条件下,制备的二氧化钛纳米线长度在10微米以上,直径约为100纳米。此外,本文还探讨了TiO2纳米线生长机理。     

单晶TiO_2纳米线束阵列的合成及光电转换性能研究

采用水热合成技术,以盐酸、去离子水和钛酸丁酯为反应前驱物,在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成TiO2纳米线束阵列.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电镜(TEM)对其结构和形貌进行了分析.结果表明:在FTO衬底上形成了垂直排列的具有金红石结构的单晶TiO2纳米线束阵列,TiO2纳米线束由φ4～6nm的几十条纳米线聚集在一起,形成宽度约110～210nm、长度约3μm的四方柱状结构.研究了以TiO2纳米线束阵列为光阳极制备的染料敏化太阳能电池的光电性能,其开路电压为0.72V,短路电流密度为2.9mA/cm2,填充因子为0.42,转换效率为0.88%.     

THF改性反胶团微乳液法制备纳米TiO2多孔薄膜的性能

四氢呋喃(THF)改性反胶团微乳液法可制备出粒径小而均匀并呈球形的纳米非晶态TiO2多孔薄膜.将所制备的非晶态TiO2薄膜应用于染料敏化太阳能(DSC)电池,并与P25纳米晶粉体制备的晶态TiO2薄膜及其DSC性能进行对比.结果显示,虽然非晶态TiO2多孔薄膜的染料吸附量明显低于P25纳米晶薄膜,但由于微观结构和制备方法的不同,所组装的DSC光电转换效率达到4.68%,与P25纳米晶薄膜的光电转换效率相当.研究结果表明,由于相比P25纳米晶TiO2薄膜,非晶态TiO2多孔薄膜制备工艺简单,用于DSC具有明显优势.     

MS(M=Cd或Zn)纳米粒子负载TiO_2纳米线的制备及可见光催化性能

以具有层状结构的钛酸盐纳米线、CdCl2或ZnSO4及硫代乙酰胺为原料,采用两步水热合成法制备了高温稳定的六方相CdS或低温稳定的立方相ZnS纳米粒子负载的TiO2纳米线复合材料。首先,CdCl2或ZnSO4与钛酸盐纳米线在水热条件下进行离子交换制得含Cd2+或Zn2+的钛酸盐纳米线;然后,在硫代乙酰胺溶液中于160℃下直接处理含Cd2+或Zn2+的钛酸盐纳米线就可获得负载有硫化物纳米粒子的TiO2复合纳米线。它们在酸浸后,TiO2纳米线的表面仍存在少量硫化物纳米粒子。通过测试酸浸后样品、纯TiO2纳米线和商用P25对亚甲基蓝水溶液的可见光催化降解实验结果证实,含CdS纳米粒子样品的光催化活性最高。     

稀土La3+掺杂TiO2纳米线的制备及其性能研究

采用水热法制备了钛酸钠纳米线、TiO2纳米线和La3+/TiO2纳米线。利用XRD、SEM、HREM、XPS和UV-Vis等技术手段对样品微观结构、光学性能和表面元素价态进行了分析;并以甲基橙溶液为目标污染物测试其光催化性能。研究表明,实验合成了直径为50～200nm、长度为十几微米到几十微米的钛酸钠纳米线,并通过对微观结构的分析,初步确定其分子式为Na2Ti3O7,钛酸钠纳米线经过氢离子和镧离子进行离子交换并高温烧结得到了TiO2纳米线和La3+/TiO2纳米线;钛酸钠纳米线对甲基橙溶液几乎没有光催化降解作用,而TiO2纳米线具有较高的光催化活性,其中样品La3+/TiO2纳米线光催化性能最强。     

金红石型TiO2纳米棒的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂(DBS)辅助水热法合成TiO2纳米材料,XRD和TEM测试表明,不含DBS的TiO2溶胶水热处理后得到10~20nm锐钛矿型TiO2纳米颗粒;添加DBS后,生成了金红石型TiO2纳米棒.虽然金红石型TiO2纳米棒光电极的染料吸附性能和光电性能均不如锐钛矿型TiO2纳米颗粒光电极,但金红石型TiO2纳米棒漫反射性能较高.可用其制备具有光电转换性能的反射层,这种新型反射层使染料敏化太阳能电池光电转换效率提高了26.14%,而含Ti-nanoxide 300大颗粒TiO2构成的反射层仅能使电池光电转换效率提高11.04%.这种差异的根源在于金红石型TiO2纳米棒不仅具有散射光能力,其本身还可吸附染料进行光电转换.随着反射层厚度的增加,电池短路电流逐步提高.而不吸附染料且无光电转换能力的Ti-nanoxide 300传统反射层则没有这种功能.