溶胶－凝胶法制备掺杂二氧化钛薄膜及其光电性能研究

溶胶－凝胶法制备掺杂二氧化钛薄膜及其光电性能研究徐灵戈，黎甜楷（中国科学院感光化学研究所，北京１００１０１）王淑琴，徐维并（中国科学院生态环境研究中心，北京１０００８５）关键词溶胶－凝胶法，掺杂二氧化钛薄膜，光电性能，红外光谱运用溶胶－凝胶法制备玻璃...     

卟啉分子整流器件的理论研究

使用密度泛函理论（DFT）与非平衡态格林函数（NEGF）相结合的方法研究了卟啉-烷（porphyrin-alkyl）、卟啉-苯（porphyrin—phenyl）、卟啉-炔（porphyrin—alkyne）三种分子的电压-电流曲线、分子隧穿谱等电学性质。结果显示,卟啉一炔分子的电子传递能力最强,其次是卟啉-苯分子,而卟啉-烷分子的导电性最差;但是,卟啉-烷和卟啉一苯分子具有明显的整流特性,而卟啉-炔分子几乎没有整流效果。     

纳米二氧化钛的水热法制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

分别在盐酸和冰醋酸溶液中水解钛酸四正丁酯，得到前驱体，通过水热法制备锐钛矿型二氧化钛纳米晶体．以纳米二氧化钛为电子传输体组装染料敏化电池。通过XRD、ICP、DRS、TEM、SEM和电池的光电性能测试，研究制备的二氧化钛对电池光电性能的影响．结果表明，水热反应温度对染料敏化太阳能电池光电性能有较大影响，在有机酸介质中制备的二氧化钛具有较高的光电转换效率．     

卟啉金属有机框架材料的制备和应用进展

卟啉金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是近年来发展起来的一类新型金属有机框架材料。由于卟啉分子具有独特的光电结构,除了可作为MOFs结构中有机配体外,通过后修饰法将卟啉分子、功能性纳米材料组装在MOFs上,可得到各类功能性MOFs。因此,卟啉相关MOFs材料被广泛应用于多个领域,尤其是生物医学领域。本文从卟啉相关MOFs材料的合成策略、应用出发,综述了近5年来卟啉相关MOFs材料在光动力治疗、催化、传感等领域的研究进展,同时展望了卟啉相关MOFs材料在生物医学领域的应用。     

卟啉-新型碳纳米复合材料在光电转换中的研究与应用

综述了新型碳纳米材料,如单壁碳纳米管(SWCNTs)、石墨烯、聚芳烃(PAH)等在构建卟啉-碳纳米结构复合材料及其在光诱导电子转移和光能转换中的研究与应用。质子化卟啉在SWCNTs表面聚集组装成超分子排列,并形成宏观束状结构;具有不同带隙的半导体型SWCNTs与金属锌卟啉的杂化结构可应用于光诱导电子转移;与SWCNTs同类的碳纳米结构材料,如SCCNT、CNH与卟啉发生相互作用,以及以石墨烯为基础的碳纳米材料与卟啉的结合和以三亚苯为核的卟啉六聚体的超分子结构也表现出高效的光电转换效率。     

PDMS基上转换材料的制备与光催化应用

将光敏剂四苯基卟啉钯（PdTPP）和湮灭剂9,10-二苯基蒽（DPA）溶解于甲苯，在Tween 20的乳化作用下与去离子水配制成O/W上转换微乳液；进一步与二甲基硅氧烷共混，将O/W上转换微乳液体系负载于固化后的聚二甲基硅氧烷（PDMS）中，制得基于三线态-三线态湮灭（TTA）机制的PDMS固态上转换树脂材料。在半导体激光器（532 nm，70 mW/cm2）激发下，固态上转换材料可发射强的绿转蓝上转换荧光，固态上转换效率最大可达22%。将该材料应用于光电流响应和光催化降解过程中：三电极体系在PDMS固态上转换树脂上转换荧光的照射下，获得了0.9 μA的光电流，证明了光电流的产生源于上转换蓝光对ZnCdS薄膜的照射；Pt/WO3粉末存在和固态上转换蓝光照射的条件下，罗丹明B染料降解作用显著，最大光降解效率达到82.3%。     

聚-4-偶氮磺酸基苯乙烯与四-（三甲氨基苯基）-卟啉的自组装膜及其光电转换性能

聚-4-重氮基苯乙烯（PDS）在碱性水溶液下通过与Na2SO3反应，制备了聚-4-偶氮磺酸基苯乙烯（PDSS）．作为负离子聚电解质PDSS能与四-（三甲氨基苯基）-卟啉（TTMAP）通过离子相互作用进行层-层自组装．光照下该组装膜中的离子键转变为共价键，结果是组装膜对极性溶剂和盐水溶液变为非常稳定，从而能直接在KCl水溶液中测定其光电流．结果表明，该组装膜具有良好的光电转换性质．     

卟啉类染料敏化剂的研究进展

染料敏化太阳能电池具有价格低廉、制作工艺简单和较高的光电转换效率等优点,受到人们的广泛关注。作为染料敏化太阳能电池的关键,敏化剂发挥着重要的作用。卟啉化合物因在可见光区域吸收强、容易修饰等优点受到人们广泛而深入的研究。介绍了染料敏化太阳能电池的结构、基本原理分析了近年来卟啉染料敏化剂的发展及它们的结构变化对其光电性能的影响,展望了卟啉敏化剂与其他敏化剂共敏化,提高可电光吸收范围可能是提高光电转换效率的有效途径。     

meso－苯基四苯并卟啉锌的合成和光谱性能的研究

ｍｅｓｏ－苯基四苯并卟啉锌的合成和光谱性能的研究胡敏学，王夺元（中国科学院感光化学研究所，北京１００１０１）关键词ｍｅｓｏ－苯基四苯并卟啉，高温缩合反应，吸收光谱，振子强度，聚集作用四苯并卟啉（ＴＢＰ）及其金属配合物是一类新型的光敏性分子，其０－０跃...     

三维有序大/介孔TiO2反opal光阳极制备及光电性能

通过添加不同含量的造孔剂聚乙二醇2000（PEG2000）,在二氧化钛反蛋白石结构（TiO₂反opal）光阳极骨架结构中引入介孔结构,制备出了三维有序大/介孔TiO₂反opal光阳极。用SEM和TEM表征了该光阳极的表面形貌,应用紫外可见光谱表征了其染料吸附-脱附性能,测试了基于该光阳极结构的染料敏化太阳能电池的光电转换特性和阻抗特性。结果表明,介孔结构的引入使TiO₂反opal光阳极染料吸附能力增强,组装为染料敏化太阳能电池（DSSCs）后光电转换效率提高,电池交流阻抗降低。同时,随着PEG2000含量的增加,光电转换性能呈现先增加后减小的趋势,这可能来源于过量的PEG2000可造成宏孔骨架结构的破坏。     

气相光电催化降解环己烷的研究

将TiO2光催化剂负载在活性炭/石墨载体上,通过高聚物固体电解质Nafion分隔阴、阳极,构成新型气相光电催化反应系统.光催化层的微多孔特性使催化剂活性大大增加,外加电压使光生空穴和光生电子得到有效分离,从而使环己烷的氧化降解速度显著提高.结果表明,当涂层数为3层、水蒸气与样品比率为20∶1、外加电压为20 V时,反应降解环己烷的效率最高.     

柔性染料敏化太阳能电池材料制备工艺参数的优化

采用水热法制备TiO2纳米浆,与P25粒子和TiO2散射大粒子混合制成级配浆料。将所得的浆料涂敷在铟掺杂氧化锡-聚苯二甲酸乙二醇酯导电聚合物基板上,并在120～150℃进行热处理制成光阳极薄膜。利用溅射法制备Pt对电极,将其组装成柔性的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSC)。研究了对电极溅射时间、TiO2薄膜热处理温度、膜厚以及级配浆料中的酸添加量对电池光电性能的影响。结果表明:当对电极Pt溅射时间为30s,TiO2薄膜热处理温度为150℃,膜厚为10.5μm,浆料添加0.05mol/LHNO3时,柔性DSC的光电性能最好,光电转换效率可达4.05%。     

纳米TiO2膜电极的制备及其电催化性能

采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,以钛酸丁酯为前驱物和二乙醇胺为催化剂,研究了不同条件下(水量、溶剂量、催化剂量、温度)TiO2溶胶的制备过程,得出了最佳工艺条件,采用此溶胶制备了纳米膜电极,用XRD、拉曼光谱进行表征,用循环伏安法分析了其电催化性能,结果表明其电催化性质与晶型有关。     

TiO2薄膜光电极能带结构和催化活性的初探

以阳极氧化法制得的TiO2薄膜光电极为工作电极，铂环为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，组成光电催化降解苯酚体系．运用电化学阻抗图谱(EIS)，测得光电催化过程中TiO2薄膜光电极的空间电荷层电容，计算出半导体能带结构参数——空间电荷层宽度W．结果证明：当空间电荷层宽度W随阳极偏压增加而增大时，TiO2薄膜电极光催化活性提高；当其等于薄膜厚度时，光催化活性最好，此时出现最佳偏压值；继续增加偏压，活性反而有所下降。     

掺P25水热法制备纳晶多孔TiO_2薄膜电极

以水热法为基础,向其溶胶中掺入适量的P25(二氧化钛粉体),来制备纳晶TiO_2胶体,以纳晶TiO_2为电子传输体组装染料敏化太阳能电池.通过XRD、SEM、UV-vis和电池的光电性能测试,来分析掺入P25对染料敏化太阳能电池性能的影响.结果表明,加入适量P25([P25]/[Ti]=0.2)后,染料敏化太阳能电池性能达到最佳值,在100 mW/cm~2光照条件下,光电转换效率达到5.4%.     

CdSe敏化TiO2纳米晶多孔膜电极的制备及其光电性能研究

研究了CdSe敏化TiO2纳米晶多孔薄膜电极的制备及其表征,采用涂敷法将溶胶-凝胶法制备的TiO2胶体制备成纳米晶多孔薄膜,采用化学沉积法制备的CdSe对其进行了敏化处理.敏化后增加了对可见光的吸收作用和光生载流子的输运速度,减少了CdSe上光生载流子的复合,改善了电极内光生电荷的传递特性,获得了较大的稳态光电流.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.     

不同载体表面负载TiO2薄膜的离子掺杂研究

TiO₂薄膜是解决TiO₂回收的有效方法，缺点是TiO₂活性低，寻找合适的载体以及提高TiO₂薄膜的光催化活性,是TiO₂负载薄膜技术需要解决的核心问题。研究了13种离子对负载在釉面瓷砖、玻璃、陶瓷、钛片、铝片和不锈钢片6种载体上TiO₂薄膜的掺杂，并从界面材料结构、双电层结构等方面讨论了离子掺杂与载体对TiO₂薄膜光催化活性的影响。结果表明，TiO₂薄膜的离子掺杂效果不仅和离子掺杂浓度、种类有关，而且还与载体类型有关。TiO₂薄膜和非金属载体主要形成复合半导体结构，改善掺杂离子对载流子的捕获能力。金属载体与TiO₂薄膜之间主要形成肖特基势垒，有利于电子与空穴的分离。载体与TiO₂薄膜之间形成的界面双电层结构能改变离子捕获中心与TiO₂半导体费米能级间的相对位置，从而提高或降低离子对载流子的捕获能力。     

PHOTOCHARGEABLE BEHAVIOR OF HYDROGEN STORAGE ALLOY ELECTRODE MODIFIED WITH TiO_2 NANOPARTICLES

Photochargeable behavior of hydrogen storage alloy electrode modified with TiO_2 nanoparticles(MH/TiO_2) was investigated by measuring its photocharge-discharge characteristics. The results showed the MH/TiO_2 electrode could store light energy photoelectrochemically when it was illuminated. The potential of the MH/TiO_2 electrode could be charged to 0.843 V.The discharge time of the MH/TiO_2 electrode increased with increasing the illuminating time, The mechanism of photochargeable behavior of the MH/TiO_2 electrode was discussed. When a UV photon was absorbed by TiO_2, a photoelectrochemical reaction would occur at the electrode/electrolyte interface. An electron/hole pair was generated and the electron could deoxidize the hydrogen alloy to metal hydride.     

纳米TiO2/ZrO2/Ce2O3复合薄膜的制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO2/ZrO2、TiO2/ZrO2/Ce2O3纳米复合薄膜.利用紫外-可见分光光度计、扫描电镜(SEM)等手段,对薄膜的光谱特性、晶粒尺寸、表面形貌进行了表征,并用分光光度法研究了复合薄膜对甲基橙溶液的降解,以及稀土铈离子对薄膜的光催化效率和抗失活稳定性的影响.结果表明,Ce3 可使TiO2/ZrO2薄膜中的晶粒尺寸减小,且晶粒在薄膜表面分布均匀致密,薄膜的光催化活性和抗失活稳定性均有较大提高.     

相组成对TiO_2薄膜生物活性的影响(英文)

以钛酸正丁酯(Cl6H36TiO4)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜。TiO2薄膜分别在300,400,500,600,800℃下于空气中热处理2h。将热处理前后的TiO2薄膜浸泡于模拟体液(simulated body fluids,SBF)中,考察其表面诱导类骨磷灰石形成的能力。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、Fourier变换红外光谱等测试手段表征TiO2薄膜和磷灰石的微观结构。结果表明:原始和经300℃热处理的TiO2薄膜为无定形结构;随着煅烧温度的升高,TiO2由无定形结构向锐钛矿相转变;温度升高至800℃后,锐钛矿相完全转化为金红石相。TiO2薄膜经SBF浸泡7d后,经400,500,600,800℃热处理的TiO2薄膜表面生成含有碳酸根的羟基磷灰石,且其Ca与P的摩尔比为1.52,接近人体骨骼的钙磷比(1.67)。而原始和经300℃热处理的TiO2薄膜无此现象发生,这说明TiO2薄膜的晶型对其生物活性具有重要影响,锐钛矿和金红石相TiO2薄膜均具有诱导磷灰石生成的能力。