TiO_2纳米管的制备及光电性能研究

以NH4F-乙二醇为电解液阳极氧化制备Ti基TiO2纳米管,利用扫描电镜(SEM)图像分析TiO2纳米管阵列的退火前后的形貌结构变化,研究退火温度对TiO2纳米管光电性能的影响。分别用CdS、曙红对TiO2纳米管进行敏化,并研究了其敏化后的光电性能和电极稳定性。结果表明:退火并未改变TiO2纳米管结构,经CdS敏化后的TiO2纳米管光电性能最好,且电极稳定性也较好。     

TiO_2纳米管阵列电极染料敏化太阳能电池

采用电化学阳极氧化法在纯钛片表面制备了高度有序的TiO2纳米管阵列。利用SEM、XRD分别对TiO2纳米管阵列的形貌、晶型进行了表征,并通过线性扫描伏安法对N719染料敏化纳米管阵列电极的光电性能进行了研究。实验结果表明,纳米管阵列的管径和长度随着阳极氧化电压的升高和氧化时间的延长都分别相应增加。同时还发现,通过450℃热处理的TiO2纳米管阵列,具有较好的锐钛矿晶型结构,其光电转化效率为2.1%。     

TiO2纳米结构在染料敏化太阳电池中的应用

利用纳米结构材料作为光阳极制备的染料敏化太阳电池被称为纳米结构染料敏化太阳电池(NDSSC).一般而言,它由纳米结构金属氧化物半导体的光阳极、染料敏化剂,电解质和对电极等几个部分组成.目前,纳米结构光阳极的研究主要集中在如何优化设计和成功制备各种纳米结构的光阳极材料,以改善NDSSC的光电转换性能.本文着重介绍了各种TiO2纳米结构,例如TiO2晶粒薄膜、TiO2准一维纳米结构、TiO2纳米复合物膜层、TiO2核-壳纳米结构、TiO2量子点敏化结构以及串联电池结构等在NDSSC中的应用,并评论了它们最近的主要研究进展.     

丝网印刷法制备染料敏化太阳能电池光电性能的研究

采用水热法制备TiO2纳米颗粒,将获得的TiO2纳米颗粒制备成胶体,采用丝网印刷法在FTO表面刷涂制备染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极,通过扫描电子显微镜对电极表征和电池光电性能测试,探讨印刷层数及入射光强对DSSC光电性能的影响,实验结果表明,将制备的光阳极组装成电池后具有较好的光电性能,当印刷层数为8层、光强为80W／m2时,电池取得最好的光电性能。     

TiO2纳米管上负载纳米铁的制备及其光电性能研究

采用阳极氧化法在钛金属表面制备出致密有序的TiO2纳米管阵列,分别利用磁控溅射和电子束辐照沉积技术在其上沉积Fe纳米颗粒以提高其光电性能。利用场发射扫描电镜观察两种不同技术制备的TiO2纳米管阵列负载纳米Fe结构的表面形貌。研究比较了不同制备方法得到的样品在紫外光和可见光照射下的光电效应。     

TiO2/CuInS2复合纳米棒阵列的制备及其光电性能

采用两步溶剂热法在氧化氟锡(FTO)导电玻璃基底上制备了CuInS2敏化TiO2纳米棒阵列复合薄膜光阳极.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了复合阵列薄膜的晶体结构和表面形貌,同时采用紫外可见吸收分光光度计(UV-Vis)及光电流电压(I-V)曲线研究了CuInS2敏化TiO2纳米阵列薄膜的光学及光电化学性质.研究结果表明,TiO2纳米棒阵列薄膜被CuInS2敏化后在可见光区的吸收有明显的增强.在模拟太阳光照射下(100 mW/cm2),利用这种复合薄膜作为光阳极组装的量子点敏化太阳能电池的开路电压为0.29 V,短路电流密度为0.15 mA/cm2,具有一定的光电转换能力.     

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.     

阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列作为锂离子电池负极的研究进展

阳极氧化法制备的三维有序TiO2纳米管阵列在光催化、光伏器件及半导体等研究领域中的应用研究较为广泛,而在锂离子电池中作为负极材料的文献报道则比较少。实际上,三维有序TiO2纳米管阵列作为锂离子电池的负极活性材料时,具有比表面积大,锂离子扩散距离短,无需额外的粘结剂和导电剂等诸多优点,故已成为近几年来的国际研究热点之一。本文首次综述了阳极氧化法制备的三维有序TiO2纳米管阵列作为锂离子电池负极活性材料的最新研究进展。     

CdS/TiO_2纳米管阵列的制备及其光电催化活性研究

利用阳极氧化法和电沉积法制备CdS修饰的TiO2纳米管阵列。应用FE-SEM、XRD、DRS和LSV(线性伏安扫描)对该阵列的形貌、晶型、光学性质和光电性能进行表征,并研究该阵列降解亚甲基蓝的光电催化活性。结果表明,CdS以颗粒形式存在于TiO2纳米管阵列表面,CdS/TiO2纳米管阵列在可见光处有较强吸收,有较大光响应电流,其光电催化活性优于纯TiO2纳米管阵列。     

玻璃基底TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究

提高二氧化钛纳米管阵列电极的机械稳定性,改善电极的透光性能,有助于提高其光电催化性能,拓展电极的应用范围.通过室温射频溅射方法在玻璃基底上溅射一层金属钛膜,然后在含0.5%HF的电解液,10V阳极氧化电压下进行阳极氧化,得到玻璃基TiO2纳米管阵列电极.扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,玻璃基表面形成了孔径为20～30nm,管长约130nm排列有序的锐钛矿型TiO2纳米管阵列.光电性能测试表明,玻璃基TiO2纳米管阵列与金属钛基TiO2纳米管阵列表现出相似的光电催化性能,明显优于磁控溅射制备的TiO2薄膜.     

TiO2纳米管阵列的制备工艺对其光催化性能的影响

采用阳极氧化法,在醇(丙三醇、乙二醇)-水-NH4F电解液体系中制备高度有序的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和晶型结构进行表征,讨论了阳极氧化法制备工艺(阳极氧化电压、氧化时间、电解液)对TiO2纳米管的形貌、结构及其甲基橙光催化降解性能的影响;分析了退火温度对TiO2阵列的物相及其光催化性能的影响。研究结果表明,采用高电压、增加氧化时间有利于TiO2纳米管阵列光催化的提高,在其它参数相同的情况下,采用丙三醇作为电解液制备获得的TiO2纳米管阵列较乙二醇体系具有更加优异的光催化性能。     

染料敏化太阳电池CuAl2O4/TiO2光阳极制备及性能

采用柠檬酸法制备了尖晶石型纳米晶CuAl2O4,将其添加到P25(degussa,TiO2)中,制备成CuAl2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。结果表明:CuAl2O4的加入,电池性能得到提高;当CuAl2O4含量为2%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率提高了39.1%。     

TiO2/SnO2纳米晶膜的制备及其电学性能研究

采用丝网印刷的方式制备了TiO2纳米晶薄膜,然后在其上采用浸泡的方式制备了SnO2纳米晶薄膜,形成TiO2/SnO2膜结构的光阳极并应用于染料敏化太阳能电池。用SEM对样品进行了结构形貌分析,用电化学工作站研究表征了SnO2的浸泡溶液浓度和浸泡时间对光阳极的调制改性作用。SEM分析表明在TiO2纳米晶薄膜表面生长的SnO2纳米晶薄膜晶粒比TiO2更加细小,电学性能研究表明TiO2薄膜经过0.4 mol/L SnO2溶液浸泡处理50 min能对TiO2薄膜的结构及性能起到很好的改善作用,电池的光电转化效率提高了约7%。     

阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列及其光电性能研究

采用阳极氧化法在钛片上制备了TiO2纳米管阵列光电极，利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（xRD）对TiO2纳米管的形貌和结构进行了表征，详细考察了氧化工艺参数对纳米管阵列形貌的影响，并通过稳态光电响应技术对TiO2纳米管电极的光电化学性能进行了研究．结果表明，在1wt％HF电解液中，控制氧化电压为20V，反应30min后，在Ti表面获得了垂直导向的TiO2纳米管阵列，孔径约为90nm，管壁厚度约为10nm．经600℃退火处理后，TiO2纳米管阵列为锐钛矿型与金红石型的混晶结构，此时电极的光电性能最佳，与TiO2纳米多孔膜电极相比，光电性能大幅提高．     

敏化TiO2纳米晶多孔膜电极的制备与表征

研究了染料敏化TiO2纳米晶多孔薄膜电极的制备、表征及其光电转换性质，采用溶胶－凝胶法液压涂层制备了TiO2纳米晶多孔薄膜，在无水乙醇中利用薄膜吸附染料2，2′－联吡啶－4，4′－二甲酸合硫氰酸钌进行敏化处理，并利用XPS、AFM、XRD、SEM杉可见－紫外分光光度仪对敏化TiO2纳米晶多孔薄膜进行了表征分析。研究结果表明：薄膜中纳米粒子晶型主要为锐钛矿，粒径在20-30nm，多孔薄膜的孔径在50－200nm；染料敏化多孔薄膜表面吸附了一个单分子层的染料分子，敏化薄膜对可见光有很强的吸收作用，用此薄膜制作的太阳能电池具有较高的光电转化效率，电池效率达到2％，这种薄膜电极改进后可用于制作敏化太阳能电池的光阳极。     

CdS量子点/染料共敏化TiO_2纳米结构的光电化学性能研究

将CdS量子点沉积在TiO2纳米多孔薄膜上得到TiO2/CdS阳极。采用电脉冲沉积方法将非晶结构TiO2薄膜覆盖在CdS/TiO2阳极。经过染料敏化,得到CdS量子点/染料共敏化TiO2阳极。这种共敏化阳极的光电转化效率比TiO2/CdS阳极及TiO2/N719的光电转化效率显著提高,光电化学性能结果表明,CdS量子点/染料共敏化可以极大提高阳极对光的吸收强度及范围,提高光电流密度,进而提高光电转化效率。     

磁控溅射TiO_2纳米管阵列与其组装的杂化太阳能电池

采用直流磁控溅射-热处理二步法在多孔阳极氧化铝模板上制备出TiO2纳米管阵列膜。将纳米管阵列膜转移到ITO导电玻璃,并分别与P3HT和P3HT∶PCBM组装成杂化太阳能电池。通过扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪和模拟太阳光光电性能测试系统化对TiO2纳米管阵列膜和其组装的太阳能电池进行了分析表征。在纳米管阵列膜和ITO玻璃之间加入TiO2结合层的P3HT∶PCBM基杂化太阳能电池表现出最好的转换效率。该方法制备的大面积TiO2纳米管阵列膜,纯度高、工艺稳定,在未来的聚合物太阳能电池商业化应用中具有巨大潜力。     

SrCO_3/TiO_2复合薄膜太阳能电池的性能研究

采用丝网印刷法制备了SrCO3/TiO2复合薄膜电极;组装电池,研究了复合电极的光电性能。结果表明:敏化SrCO3/TiO2复合薄膜电极太阳能电池的短路电流密度、开路电压和填充因子比敏化TiO2电极电池均有增加,总的光电转换效率从3.01%提高到了3.53%,增加了17.3%。另外紫外光谱表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极吸附更多的染料。电化学阻抗谱研究表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极相对于空白TiO2电极有更小的阻抗,有利于电子在薄膜中的传输,提高了太阳能电池的性能。     

TiO_2分枝纳米棒阵列的制备及其在杂化太阳能电池中的应用

采用水热法制备了TiO_2纳米棒阵列及TiO_2分枝纳米棒阵列,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜观察了样品的微观结构形貌。以TiO_2纳米棒及分枝纳米棒阵列作为光阳极,组装成聚-3己基噻吩∶富勒烯衍生物/TiO_2(P3HT∶PCBM/TiO_2)杂化太阳能电池,测试了电池的光电性能。结果表明:用分枝结构纳米棒阵列制备的杂化电池效率显著高于普通TiO_2纳米棒阵列电池。由漫反射谱和电化学阻抗谱测量结果分析可知,由于分枝结构增大了TiO_2纳米棒阵列的比表面积,加快了载流子传输,减少了界面载流子复合,同时也增强了入射光散射,从而提升了杂化电池的性能。     

自持TiO2纳米管阵列薄膜与TiO2/FTO透明光电极制备工艺的研究

利用电化学阳极氧化法,采用三步氧化工艺,成功制备出大面积高度有序、孔洞分布均匀、孔道垂直取向且与金属钛基相分离的自持TiO2纳米管阵列膜。然后将其转移粘接至FTO导电玻璃上,形成高度有序的TiO2/FTO纳米管阵列透明光电极。利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见-近红外分光光度计分别对样品的形貌、晶相结构以及光学特性做了表征。研究表明,由三步阳极氧化工艺制备的自持TiO2纳米管阵列膜,其结构参数（如管径、管长及管壁厚度）在很大范围内可控,将其转移粘结至FTO导电玻璃上能制成多种用途的高质量透明光电极;另外,阳极氧化电压对TiO2纳米管阵列薄膜的光学能隙（Eg）也有较为明显的调制作用。显然,这项新工艺对基于TiO2纳米有序阵列复合结构的有机-无机光电器件的应用研究将是非常有益的。