染料敏化太阳能电池光阳极TiO_2致密膜的制备

用溶胶-凝胶法在染料敏化太阳能电池的FTO导电玻璃与多孔薄膜之间制备了一层TiO2致密膜,采用AFM、XRD、UV-Vis以及接触角测定仪等对其进行表征。结果表明,制备的薄膜结构致密、透明,晶粒细小均匀;水接触角从FTO表面的54.425°下降到致密膜表面的33.763°,有利印刷浆料润湿结合;对比实验证实了TiO2致密膜的引入,隔离了液体电解质与FTO导电玻璃的直接接触,减小电池的暗电流,电池的电流密度及光电转化效率分别提高了17.7%和22.4%。     

二氧化钛纳米棒阵列的制备及光电性能研究

TiO2具有价格便宜、无毒、原料易得、抗光腐蚀性等优点,成为目前太阳能电池、光催化及光解水制氢等方面研究的热点.本研究利用简单易行的水热法在FTO导电玻璃上制备TiO2纳米棒阵列,通过改变退火时间研究退火时间对TiO2纳米棒阵列形貌结构和光电性能的影响.通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪及拉曼光谱对制备的TiO2纳米棒进行形貌及光学性能表征,利用电化学工作站对样品进行光电化学性能测试.研究发现,通过水热法在FTO玻璃上形成了直径约为200 nm、长度约为2μm的形貌均一的TiO2纳米棒阵列,水热法生长在金红石上的TiO2具有沿[001]轴择优生长的特点,具有较好的晶体质量,该结果与Raman光谱的研究结果一致;光电性能研究发现二氧化钛纳米棒阵列产生了较稳定的阳极光电流.这表明通过水热法在FTO玻璃上制备的TiO2纳米棒具有较好的稳定性及潜在的高效太阳能转换效应.     

SnO2致密层在染料敏化太阳能电池中的应用研究

在染料敏化太阳能电池中,半导体薄膜为其重要组成部分,是当前研究热点之一。为有效提升电池器件短路电流密度,在氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃上构建Sn O2致密层,制备出Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜。结构形貌测试表明,Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜厚度略大于Ti O2半导体薄膜。电化学测试明确,Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜能抑制FTO导电玻璃上电子与电解液中氧化还原电对之间的复合反应,有效提升了电池器件的短路电流密度。光电流密度-电压曲线证实基于Sn O2-Ti O2复合半导体薄膜的电池器件短路电流密度达到了17. 53 m A/cm2,其光电转换效率为7. 28%,高于基于Ti O2半导体薄膜的电池器件效率6. 74%。     

银负载二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化性能

采用电化学阳极氧化法在金属钛表面制得了二氧化钛纳米管阵列(TNTA),通过甲醛还原Ag+的方法,使二氧化钛纳米管表面负载了Ag纳米粒子(Ag/TNTA)。利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对样品微观结构进行了表征,并利用双光束紫外-可见分光光度计检测了样品对臧红T降解的催化性能。结果表明:得到的TNTA管壁平整,管径为85~120nm,管状结构的排列高度有序,Ag在TNTA上的负载量随着在银氨溶液和甲醛溶液中的浸泡次数而增加,其中交替浸泡3次的Ag/TNTA对臧红T的降解效果最佳,交替浸泡5次和7次时,由于负载过多的Ag纳米粒子不利于光生电子-空穴对的分离,催化作用反而下降。与TNTA对臧红T的降解作用相比,Ag/TNTA复合结构的降解作用明显增强,说明Ag/TNTA复合结构的光催化性能较好。     

不同厚度多孔TiO_2光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响

通过旋涂法以P25、松油醇、乙基纤维素为原料制备了浆料,并将其均匀涂布在FTO导电玻璃上,通过控制旋涂次数来制备不同厚度的TiO_2光阳极膜,利用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌和结构进行了表征。采用CdS量子点做敏化剂,通过连续离子层沉积(SILAR)法制备CdS/TiO_2光阳极,以化学浴沉积(CBD)法制备CuS对电极,最终组装为电池器件。通过对电池的光电性能测试,首先明确了不同CdS沉积次数的CdS/TiO_2光阳极对电池的光电性能影响,在最佳的CdS沉积次数上得到了不同旋涂厚度TiO_2光阳极对电池的光电性能的影响。实验结果表明,当CdS沉积次数为9次,TiO_2旋涂次数为3次,厚度为15μm时,电池的短路电流密度和光电转换效率均达到最大值分别为:Isc=8.18mA·cm-2、η=2.32%。     

Cu掺杂梭形TiO_2的制备及光催化分解水产氢性能

采用二乙醇胺和去离子水作为溶剂,通过溶剂热法制备了梭形二氧化钛,并探讨了醋酸锂对样品形貌及晶型的影响。通过光置还原法得到表面负载铜的梭形二氧化钛样品。对样品进行扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外漫反射表征,分析结果表明:制得的二氧化钛样品为梭形,平均长度为160nm,宽65nm,醋酸锂对二氧化钛梭形形貌和锐钛矿晶型形成至关重要。光催化实验结果表明:3.99% Cu掺杂TiO_2样品光催化产氢效果最好,可以达到857.14μmol·(g·h)~(-1)。     

MoO_3薄膜光电催化性能的研究

以钼酸钠(Na_2MoO_4)为原料,采用电沉积法在导电玻璃(FTO)上沉积不同循环周期的MoO_3薄膜。通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜对MoO_3薄膜进行表征,并对不同沉积循环周期的MoO_3薄膜进行光电流和光电催化测试,得到不同沉积循环周期MoO_3薄膜的光电流密度和催化降解效率等参数。结果表明,与其他沉积循环周期的MoO_3薄膜样品相比,沉积8个循环周期的MoO_3薄膜具有最大的光电流密度值和最佳的光电催化性能。     

N掺杂和Cu沉积TiO2纳米管紫外光光电响应研究

研究了用阳极氧化法在钛基底表面上生长致密有序的TiO2纳米管阵列,然后用湿法掺杂N、光化学方法沉积Cu对TiO2纳米管阵列进行改性,并研究改性纳米管对紫外光光电响应的影响.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行晶型和形貌表征.结果显示,改性前后纳米管都为锐钛矿;其内径约90 nm,管壁厚约12 nm,是中空的管状结构;掺杂N和沉积Cu对二氧化钛纳米管的晶型和形貌没有显著影响.测试改性前后TiO2纳米管在紫外光照射下的恒电位电流-时间(I-t)关系曲线表明:掺杂N使TiO2纳米管光电性能降低,沉积Cu使TiO2纳米管的光电性能增强.     

氮掺杂TiO_2纳米管阵列的制备研究

采用阳极氧化法制备了孔径为60～80 nm,壁厚约为20～30 nm的高有序TiO2纳米管阵列,并通过氨气氛下退火处理对TiO2纳米管进行N掺杂.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、喇曼光谱(Raman)及X射线光电子能谱(XPS)对得到的薄膜进行表征.SEM结果显示,经掺N后样品仍呈纳米管阵列的有序结构.XRD和Raman光谱研究表明,经过阳极氧化并在NH3气氛中500℃退火30min的纳米管阵列为锐钛矿与金红石晶型共存的TiO2,且N的引入促进了TiO2纳米管在低温下由锐钛矿相向金红石相的转变.N掺杂样品XPS中出现了结合能位于399.7 eV的N1s峰,该峰来源于TiO2的间隙N杂质原子,显示此方法在TiO2纳米管中实现了有效的N掺杂.     

磁控溅射参数对钛薄膜结构及阳极氧化的影响

采用直流磁控溅射的方法在导电玻璃(FTO)上制备柱状晶结构的钛薄膜,研究了磁控溅射电流和基底温度对溅射钛薄膜微观结构的影响,分析了柱状晶结构对后续阳极氧化TiO₂纳米管结构的影响.利用场发射扫描电镜观察样品的形貌,X射线衍射(XRD)分析样品的晶型结构.结果表明,随着磁控溅射电流的增大,钛薄膜的晶粒尺寸增加,致密度先增大后减小,溅射电流过大过小都会降低薄膜的致密度;在300~450℃的温度区间,随基底温度的升高,钛薄膜的晶粒尺寸增加,致密度增加,柱状晶结构更均匀.将磁控溅射获得的钛薄膜进行阳极氧化处理,结果发现:排列致密的柱状晶钛薄膜有利于生长TiO₂纳米管.     

氢氧化钠溶液对硼硅酸盐玻璃光学和润湿性能的影响

为低成本提高硼硅酸盐玻璃光学和润湿性能,采用化学刻蚀法在玻璃表面制备具有减反和自清洁性能的薄层.利用NaOH溶液对预处理后的玻璃进行化学刻蚀,采用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)对刻蚀前后玻璃表面形貌进行了观察,通过调控刻蚀液浓度,分别采用分光光度计和接触角仪测量玻璃表面的透光率和接触角随浓度的变化趋势.结果表明:经0.05 mol/L的氢氧化钠溶液刻蚀后,在表面形成长约为100 nm、宽约为10nm、分布比较均匀的细微沟槽,玻璃的透过率达94.85%,比原始基片提高了4.15%,接触角从53.13°降至3.25°,玻璃的光学性能和自清洁性能得到了有效的提高.     

含氟电解液对TiO2纳米管阵列生长的影响

以含NH₄F的乙二醇溶液作为电解液,通过重复使用电解液的方式,对金属Ti箔进行阳极氧化处理,在其表面制得形貌可控的TiO₂纳米管阵列结构;利用扫描电子显微镜(SEM)对TiO₂纳米管阵列的形貌进行表征,并对TiO₂纳米管阵列的形成机理进行分析。结果表明:所获得的TiO₂纳米管呈现圆锥状,H+和F–离子是形成 TiO₂ 纳米管阵列的关键;重复使用含氟电解液,可将可溶性氟化物完全转化成TiF₆2–离子,从而减少对环境的危害,含氟电解液可重复使用6次;随着含氟电解液使用次数的增加,TiO₂纳米管的尺寸能够被有效调控;TiO₂纳米管阵列的管长呈现先增大后减小的趋势,可在20 μm内自由调控,纳米管管口处直径最高可达110 nm左右。     

电泳法制备ZnO掺杂纳米管阵列及其形貌表征

以阳极氧化铝膜为模板,采用电泳的方法,在溶液中先制备出了锌盐掺杂的前驱体,然后通过退火处理得到了ZnO:Tb3+的纳米管阵列.经扫描电镜观察该纳米管直径尺寸和管壁厚度分别为80 nm和15 nm.由XRD谱图和高分辨透射电镜分析,Tb3+离子已经进入到ZnO的晶格中并占据了Zn的格位或者位于ZnO的间隙位,最后提出了ZnO:Tb3+纳米管阵列的;形成机制.     

MoO3 薄膜的MoS2 氧化法制备、器件组装 及其电致变色性能

以MoS_2为原料,通过超声波辅助液相剥离块体MoS_2,得到了MoS_2纳米片。将其分散于乙醇中,然后旋涂至氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃上,煅烧后得到MoO_3薄膜,并组装成电致变色器件,研究了器件的电致变色性能。结果表明,所制备出的MoO_3纳米片的厚度约为50～60 nm,所制备的电致变色器件在580 nm波长处,透过率调制幅度达到最大值16.2%,器件的着色时间为3.0 s,褪色时间为9.2 s。     

Preparation of Au NPs/ZnO NTs Hybrid Array and Its Photo Catalytic Performance for MO

X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy were employed to investigate the microstructure and morphology of Au NPs/ZnO NTs, and their photo-catalytic capability was assessed to a nicety. The results demonstrated that the diameter and the wall thickness of ZnO nanotube were about 200 and 50 nm, respectively. The diameter of Au nanoparticle was about 30 nm. The characterization on the photo-catalytic capability of the Au-ZnO nanotube hybrid indicated that the degradation of methyl orange was 80% within 4 h. Controlled experiments have shown that Au-ZnO nanotube hybrid presents superior photo-catalytic capability to both bare ZnO nanorod and Au-ZnO nanorod hybrid indicated that the degradation procedure of methyl orange.     

椰壳纳米纤维素晶须的氧化法制备

椰壳纤维资源丰富,然而纳尺度化的利用较少。采用氧化法制备椰壳纳米纤维素晶须的TEM结果表明,椰壳纤维的基原纤直径为6nm~10nm,长度为0.5μm~1.5μm;其微原纤直径为20nm~40nm,长度为1μm~4.5μm。X-ray衍射结果表明椰壳纤维的结晶形式为纤维素Ⅰ型,次氯酸钠-氢氧化钠溶液能更有效地分离提取纳米纤维素晶须,且该纳米晶须的结晶度约为52%。红外显微镜结果表明纳米纤维素晶须结晶度值的提高是因为木质素、半纤维素以及杂质的减少,实验用纤维素、半纤维素和木质素的含量分别约为40.16%,39.96%和19.88%。     

N掺杂和Cu沉积TiO_2纳米管紫外光光电响应研究

研究了用阳极氧化法在钛基底表面上生长致密有序的TiO2纳米管阵列,然后用湿法掺杂N、光化学方法沉积Cu对TiO2纳米管阵列进行改性,并研究改性纳米管对紫外光光电响应的影响.用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）进行晶型和形貌表征.结果显示,改性前后纳米管都为锐钛矿;其内径约90 nm,管壁厚约12 nm,是中空的管状结构;掺杂N和沉积Cu对二氧化钛纳米管的晶型和形貌没有显著影响.测试改性前后TiO2纳米管在紫外光照射下的恒电位电流—时间（—It）关系曲线表明：掺杂N使TiO2纳米管光电性能降低,沉积Cu使TiO2纳米管的光电性能增强.     

锗掺杂二氧化硅膜的紫外光致折变

研究了用火焰水解法制备的掺锗二氧化硅膜在KrF紫外激光下曝光后的结构和光学性质的变化。经过10 m in的照射后,在1550 nm处的折射率变化大约为3.41×10-3。采用原子力显微镜分析了曝光过程及膜的表面形貌。结果表明:随着曝光时间的延长,膜的致密性增加,表面粗糙度下降,折射率增大。     

Hybrid UV photodetector with high photo-to-dark current ratio based on ordered TiO2 nanorod arrays and polystyrene sulfate

Vertically aligned TiO₂ nanorods arrays were successfully synthesized on FTO glass by wet-chemical method. Based on polystyrene sulfate (PSS) functionalized TiO₂ nanorods arrays, a sandwich-structured hybrid UV photodetector was fabricated. The photo-to-dark current ratio of the device increases by more than 3 orders of magnitude with typical case, while the dark current is about 10 nA at 1 V bias. The high photoresponse together with the low dark current could probably contribute a large photocurrent and low-power application. The high performance of the hybrid material and facile low-cost fabrication of the UV detector make the devices promising for large-area UV photodetection applications.     

水玻璃激发碱-矿渣水泥的水化放热和凝结性能

水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥的水化放热和凝结性能有重要影响。该文系统地探讨了水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥水化放热和浆体凝结时间及抗压强度的影响规律。结果表明：随模数的增加,水化热降低,凝结时间延长,抗压强度先增加,随后降低;随碱当量的增加,水化热增加,凝结时间稍有延长,强度增加。比较合理的水玻璃模数Ms在1.0~2.0,碱当量为矿渣质量的3%~6%。