卟啉／二氧化钛多孔电极的光电转换效应研究

卟啉／二氧化钛多孔电极的光电转换效应研究沈耀春，王林，陆祖宏，韦钰（东南大学国家教委分子与生物分子电子学开放实验室，南京２１００１８）周庆复，毛海舫，许慧君（中国科学院感光化学研究所，北京１００１０１）关键词二氧化钛，卟啉化合物，光电转换有机染料用作...     

TiO2半导体薄膜电极的光电转换性能研究

介绍了TiO2半导体薄膜电极的光电转换原理,综述了近年来通过染料敏化、窄半导体敏化、过渡金属离子掺杂敏化、有机染料和无机半导体复合敏化以及在TiO2半导体表面沉积贵金属等提高TiO2薄膜电极光电转换效率的方法,并对其原理进行解释和说明。     

多孔TiO2纳米薄膜修饰的镍基光电极的制备和性能

引　言近年来 ,随着全球环境污染的进一步加剧 ,人们对清洁、无毒、可重复使用的能源———氢气的制备、储存及应用的研究日益重视 .其中 ,利用太阳能光解水或光助电解水为最理想的制氢途径 . 1972年 ,Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ[1] 发现光照下ＴｉＯ2 光电极可分解水制氢气 .此后 ,ＴｉＯ2 成为进行光化学转换及光催化降解有机物的重要的半导体材料 .近年来 ,纳米半导体材料的研究日新月异 ,在光催化、光电转换、光化学转换方面表现出诱人的应用前景 .通常制备ＴｉＯ2 的工艺有离子溅射法[2 ] 、热氧化法[3] 、电化学沉积法[4 ] 、化…     

染料电极的光电转换效应研究

应用一种简便的旋转涂布方法,制备了卟啉/SnO_2,酞菁/SnO_2以及卟啉/酞菁/SnO_2单层和双层电极,在双层电极研究中发现,卟啉和酞菁层的涂布次序对形成的双层电极是否出现叠加现象有很大影响。对所出现的现象进行了初步的讨论。     

染料敏化太阳能电池的二氧化钛膜性能研究

以二氧化钛(Ti02)纳米粉(P25)为原料，把它研磨成胶状，用涂敷法制得TiO2纳米多孔膜，并组装成太阳能电池，用100W氙灯作为模拟太阳光，对电池进行光电性能测试．根据电池的短路电流(Isc)、开路电压(Voc)和填充因子(ff)等指标来反映电池的性能．研究表明，分散剂乙酰丙酮、OP乳化剂、研磨时间和热处理后的保温时间长短对TiO2膜的性能均有很大的影响．其结果是，乙酰丙酮0．15mL、OP乳化剂0．10mL、研磨时间1h和保温时间0．5h时，TiO2膜的光电性能较好，JIsc,Voc和ff分别为8．85mA、567mV和0．445．并用XRD和比表面及孔隙分析仪对TiQ2膜进行了表征．     

基于模拟退火算法的真实多孔电极中热-质传递的研究

电极中的离子-电子传递和传热显著影响着电化学储能性能。深入研究多孔电极中的热-质传递现象这一典型的介尺度问题,对高性能电化学储能器件的设计具有重要意义。采用一种基于改进的状态更新的随机重建方法和动态退火系数相结合的模拟退火算法,将图像分割后的二维SEM图重构为真实的三维多孔电极。通过重构多孔电极和PNP方程与傅里叶定律,建立真实多孔电极中的离子传递和电极导热模型。结果表明,当充电时间为0.1个平板充电弛豫时间时,离子主要吸附在多孔电极骨架相与体相的接触面上,且离子倾向于从截面边缘往中心迁移。由于实际的导热距离远小于多孔电极厚度,多孔电极中的热弛豫时间远小于平板的热弛豫时间。     

高温固体氧化物燃料电池多孔电极结构介尺度研究方法

高温固体氧化物燃料电池（SOFC）在可持续新能源领域具有广泛的研究与应用前景,多孔电极结构的本质特征是介尺度,这种特性对电极内物质传输和电池性能起着决定性作用。本文综述了应用于多孔电极结构的微尺度和介尺度的数值、物理研究方法以及介尺度耦合其他尺度的多尺度方法,分别讨论了各方法适用的研究内容、研究进展及其优缺点。通过分析得出,微尺度方法可精确模拟SOFC电极材料的微观特性,介尺度方法可重构复杂的电极微观结构、模拟三相反应,同时是研究电极微观结构和宏观模拟之间的重要桥梁,因此,介尺度与其他尺度方法的耦合可以较好地解决微观结构和多物理场耦合下的相互作用。在未来的研究中,降低介尺度及其耦合的多尺度方法的计算成本、发展先进的实验设备和可视化技术具有重要的研究潜力与价值。     

氧化钛纳米棒/纳米颗粒复合晶膜电极的制备与应用

用水热法制备的Ti02纳米棒与纳米颗粒P25混合制备复合晶膜电极,通过扫描电镜、透射电镜、紫外-可见吸收光谱和电池的光电性能测试,分析掺入纳米棒对染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)性能的影响.结果表明:加入一定量的TiO2纳米棒可以改善复合薄膜对染料的吸附量和薄膜电极对...     

基于表面生物学改性的多孔状二氧化钛/磷灰石复合薄膜的制备

在钛合金表面采用微孤氧化得到一层多孔状的具有生物活性的二氧化钛，经随后水热处理可形成羟基磷灰石薄膜，提高钛合金表面的生物学性能，用SEM、XRD、EDX分析了薄膜的组织、结构和化学组成，同时考察了微弧氧化得到的二氧化钛膜的生物活性，结果表明，在室温条件下从含钙、磷离子的电解液中在钛合金基体上微弧氧化得到一层二氧化钛薄膜，蒸汽处理后得到具有生物活性的二氧化钛/羟基磷灰石复合薄膜，该膜多孔均匀，且生物活性高，有利于骨组织的吸附和生长。     

多孔TiO2纳米薄膜修饰的镍基光电极的制备和性能

引言 近年来,随着全球环境污染的进一步加剧,人们对清洁、无毒、可重复使用的能源--氢气的制备、储存及应用的研究日益重视.     

用氧化钇掺杂氧化锆纳米粉末制备用于氧传感器的多孔铂电极

用厚膜技术制备了用于氧传感器的多孔铂电极。这种多孔铂电极浆料由纳米铂粉、银粉、氧化钇掺杂的氧化锆纳米粉末和有机载体组成。利用场发射扫描电镜研究了浆料的无机成分对烧成的铂电极微结构的影响。研究了组分对铂电极的过电位和传感器电阻的影响。结果表明:由纳米铂粉、银粉和氧化钇掺杂的氧化锆纳米粉组成的铂电极呈现疏松的海绵结构,并且过电位较低;使用同样量的三氧化二铋或硼硅酸玻璃釉代替银粉时,铂电极的电阻明显增加。使用银粉做黏结剂时,铂电极的电阻比使用同样量的三氧化铋或硼硅酸玻璃釉做黏结剂时要低。     

膨胀石墨／二氧化钛复合材料的制备与性能研究

本文主要研究了膨胀石墨／二氧化钛复合材料的制备,采用直接膨化的膨胀石墨与钛酸丁酯的醇溶液混合法制备膨胀石墨／二氧化钛复合材料,并分析了膨胀石墨／二氧化钛复合材料的物理性能,以甲基橙溶液的光催化降解反应为探针反应,评价了该复合材料的催化性能。     

固体氧化物燃料电池多孔电极中气体传输模型的研究进展

围绕SOFCs多孔电极一维气体传输模型的研究进展进行综述。介绍了多孔电极气体传输的机制、一维气体传输模型的发展、SOFCs的相关建模研究。讨论了体系中气体组分间的通量比关系和尘气模型的几种计算方法,以及对SOFCs阳极浓差极化预测结果的影响。对多孔电极气体传输模型的发展前景进行了展望。     

三维多孔石墨烯/二氧化钛的制备及性能研究

采用水热法和冷冻干燥,制备三维多孔石墨烯/二氧化钛(GR/Ti O2)复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和氮气吸附脱附实验对样品进行分析表征。在避光、紫外光和太阳光下,分别研究复合材料的吸附性能和光催化性能。结果表明,GR/Ti O2复合材料吸附效率比Ti O2提高95%以上;在紫外和太阳光下,光催化效率比Ti O2分别提高21.4%和31.5%。石墨烯的引入增大比表面积、扩宽光响应范围、减小电子-空穴对复合。此光催化剂回收利用5次后仍具有优异的吸附性能和光催化性能,具有实际应用价值。     

纳米二氧化钛／水性聚氨酯复合材料的研究

采用溶液共混法制备了纳米二氧化钛／水性聚氨酯复合材料,研究了纳米二氧化钛对复合材料的力学性能和热稳定性的影响,并对影响机理做出了解释。测试了复合材料的抗菌性能,结果表明复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌作用随着二氧化钛的含量的增加而增强。     

敏化纳米晶TiO2太阳电池的光电转换研究

该文对光电化学太阳能电池的发展历程和工作原理进行了探讨,并指出了该电池存在的一些主要问题,介绍了通过复合掺杂可以提高TiO2光阳极的光电转换效率,指出用导电聚合物代替染料敏化修饰纳米晶网络电极,已成为提高太阳能电池的稳定性和光电转换效率的研究热点。     

介尺度视角下的电催化：从界面、隔膜到多孔电极

电催化过程是时空多尺度的复杂系统,探究认识多孔电极电催化体系中不同层次和尺度下的介尺度行为,对进一步强化电催化反应以及物质扩散传递,提高效率减低能耗具有重要的意义。围绕多孔电极、电催化剂以及隔膜,对多级孔电极结构的构筑、电催化剂表界面活性位调控、介尺度结构可控制备策略和隔膜结构调控中存在的介尺度现象以及介尺度效应进行了详细的综述,发现电催化体系中各层次之间的介尺度行为可以用于优化、调控、指导多孔电极、电催化剂以及隔膜的设计与制备,为丰富和完善电化学催化体系提供了新思路和新角度。     

Sb掺杂二氧化钛光电极的制备与性能研究

采用水热法制备了Sb掺杂的二氧化钛纳米棒(Sb-TNR)光电极材料,分析了TNR和Sb掺杂TNR的微观结构和光电化学性能。结果表明,Sb部分取代了TNR中Ti的位点,从而形成Sb均匀掺杂的Sb-TNR晶体结构。TNR和Sb-TNR具有较好的光电流稳定性,且Sb掺杂有助于提升电荷转移效率和提高光电催化效率与光电活性,Sb-TNR具有更好的光电化学性能。掺杂Sb的TNR的光电流密度要高于未掺杂Sb的TNR,且掺杂5%Sb的TNR具有最高的光电流密度,即具有最佳的光电响应特性。     

质子膜燃料电池(PEMFC)多孔电极极化的两尺度分析

针对PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)多孔电极微结构的特征,提出一个分析该多孔电极极化的两尺度新方法,建立了能够同时在团簇微观和电极宏观两尺度上描述多孔电极内反应和传质、传荷耦联过程的理论模型。该两尺度模型方程为一非线性二阶微分方程组,给出了求解该数模的ADM(Adomian Decomposition Method)与有限差分(Newman′s BAND(J))相结合的便捷方法。还给出了氢PEMFC多孔阴极极化的计算实例,与传统的电极单尺度模型相比,包含微团尺度传质影响的两尺度模型预测值与极化实验数据能更好相符。提出的两尺度新方法也可被相似的多相催化反应系统理论分析所借鉴。     

层次多孔碳的制备及其电化学性能的研究

以间苯二酚-甲醛(RF)作为碳源,利用具有中空结构的聚苯乙烯球(PS)作为模板,在高温下碳化得到三维层次多孔碳。采用扫描电镜、循环伏安及恒流充放电等方法对其性能进行测试。结果表明,层次多孔碳在高倍率条件下具有优异的电化学性能。