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.     

多支状TiO_2纳米棒阵列的制备及光催化性能研究

采用水热法在FTO玻璃衬底上制备多支状TiO2纳米棒阵列,将其在TiCl4溶液中反应1h(70℃),然后进行退火处理1h(500℃)。进行光催化反应测试,结果表明,经过TiCl4处理后,TiO2纳米棒的催化活性提高。进一步电化学阻抗谱研究表明,催化性能提高的原因是TiCl4处理延长了电子的寿命。     

CdS_xSe_(1-x)包覆TiO_2纳米棒壳核结构的制备及其在杂化太阳电池的应用

采用水热法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)基底上制备了金红石型的TiO2纳米棒阵列;然后采用电化学方法在TiO2纳米棒阵列上沉积不同厚度的CdSxSe1-x纳米晶,形成了CdSxSe1-x纳米晶包覆TiO2纳米棒的CdSxSe1-x/TiO2壳核结构;利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等对其形貌、结构组成等进行了分析和表征,结合循环伏安法及其吸收光谱确定了CdSxSe1-x纳米晶的能级位置。最后以P3HT/CdSxSe1-x/TiO2复合薄膜材料为光活性层组装成固态纳米结构杂化太阳电池,研究了CdSxSe1-x壳层厚度对该电池光电转换性能的影响,结果表明转换效率最高可达到0.68%。     

具有光透性的超长TiO_2纳米管阵列/FTO的制备及表征

采用电子束蒸发方法在透明导电玻璃FTO上沉积Ti金属薄膜,室温条件下在C2H6O2+NH4F中通过恒压阳极氧化法制备出超长TiO2纳米管阵列/FTO电极,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM),透射电子显微镜(TEM),X光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)及光谱分析等方法对纳米管阵列/FTO电极进行了表征.研究表明,制备出的TiO2纳米管阵列内径43nm,管长5.4μm,经退火处理后得到长度为5μm锐钛矿相TiO2纳米管阵列/FTO透明电极,在可见光波长段的透射率为45%,在400nm波长处有一明显吸收峰.     

铜掺杂TiO_2纳米管阵列的制备与光催化还原性能

以阳极氧化法制得的TiO2纳米管阵列为前驱体,用浸渍法制备了不同铜掺杂量的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)对样品进行表征。以Cr6+水溶液为目标污染物,对比不同铜掺杂量TiO2纳米管阵列的光电催化还原效果。结果表明,掺杂前后TiO2纳米管阵列在形貌上没有明显变化;掺杂的铜是以Cu2+的形态存在;掺铜后TiO2纳米管阵列还原效果优于掺铜前;低剂量铜掺杂的TiO2纳米管阵列的还原效果优于高剂量铜掺杂的TiO2纳米管阵列。     

CdS/TiO2纳米棒阵列复合材料的制备及其光电化学特性

以水热法在氟掺杂的氧化锡透明导电玻璃(FTO)上制备的TiO2纳米棒阵列为衬底,通过连续化学水浴沉积(S-CBD)法将CdS量子点(QDs)沉积在TiO2纳米棒上,形成CdS/TiO2阵列复合材料.分别利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)等对样品的形貌、晶型以及光吸收性能进行了表征.结果表明,TiO2纳米棒阵列长度约为2.9μm,CdS QDs的尺寸大约在5～9 nm.随着沉积层数的增加,CdS QDs的厚度增加,同时伴随着光吸收边的红移.通过电流-电压特性曲线对其光电流-电压特性进行了分析,发现光电流和光电转换效率均呈现出先增大后减小的规律.100 mW/cm2的光照下,在S-CBD为7层时,光电流和开路电压最大值分别达到2.49mA· cm-2和1.10V,而电池的效率达到最大值1.91％.     

盐酸浓度对TiO2纳米棒的影响

采用水热合成方法在透明导电玻璃上制备了TiO2纳米棒阵列,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段对样品进行分析和表征。研究了盐酸浓度对阵列形貌和结构的影响,并针对其影响机理做了进一步的探讨。结果表明,TiO2纳米棒为金红石相,在盐酸与去离子水的比例为1.0时,TiO2纳米棒阵列生长方向垂直于衬底,排列整齐,组织均匀致密。     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明：ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KO...     

氮掺杂TiO2纳米管电极制备及可见光电催化活性

采用氮气中500℃和600℃热处理由阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列,制备了氮掺杂TiO2纳米管阵列电极.分别用环境扫描电镜(ESEM)、X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射吸收光谱对电极进行了表征.结果表明氮成功地掺入TiO2纳米管中.氮的引入使所制备的电极表现出可见光电催化活性,其中氮气中500℃下热处理得到的TiO2纳米管阵列电极表现出最好的可见光电催化活性.     

HF酸电解液浓度对TiO2纳米阵列结构的影响

TiO2纳米阵列(纳米管、纳米棒)结构具有良好的力学性能、化学稳定性以及抗腐蚀性能,在许多技术领域具有广阔的应用前景。采用阳极氧化法在工业纯钛片表面制备出高度有序的TiO2纳米管阵列和纳米棒阵列,研究了电解液浓度和阳极氧化时间对TiO2纳米阵列结构的影响,并对其形成机理进行了初步探讨。结果表明,低浓度的HF酸电解液有利于制备纳米管阵列,高浓度的HF酸电解液有利于制备纳米棒阵列。     

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。     

ZnO纳米棒为模板的TiO2纳米管制备及其场发射性能研究

以水热法生长ZnO纳米棒阵列为模板,利用液相沉积法成功制备了TiO2纳米管阵列,并系统研究了液相沉积液浓度和沉积时间对ZnO纳米棒的溶解情况,以及所制备TiO2纳米管阵列的场发射性能。实验结果表明:硼酸浓度越大、沉积时间越长,对ZnO纳米棒的溶解作用越明显,因而越不利于TiO2纳米管的制备。利用该种方法制备的TiO2纳米管长径比和致密性可通过ZnO纳米棒的水热生长条件来控制,本实验制备的TiO2纳米管具有优异的场发射性能,其开启场强为4.60 V/μm,场增强因子为10239。     

Ag掺杂TiO2纳米管阵列光催化性能的研究进展

综述了光催化技术的研究现状、TiO2光催化反应的机理、TiO2纳米管阵列的制备方法、不同银离子掺杂方式以及Ag掺杂对TiO2光催化活性的影响,并展望了Ag掺杂TiO2纳米管阵列的研究趋势.     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明:ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KOH腐蚀后的ZnO纳米棒阵列的光电转换效率(η)、短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)分别达到1.2%、0.006A/cm2、0.557V,与未被KOH腐蚀的ZnO纳米棒相比,光电转换效率提高了1.05%。     

金红石TiO_2纳米棒阵列的生长机理及在染料敏化太阳电池中的应用

用水热法制备了金红石TiO2纳米棒阵列光阳极,并对样品进行XRD、SEM和HRTEM表征分析。文中研究了不同水热条件对金红石TiO2纳米棒阵列的生长形貌影响,详细探讨了其水热生长机理。结果表明:金红石纳米棒的直径和长度随着水热体系能量增加而增加;添加剂对金红石纳米棒的水热生长影响较大;在金红石TiO2纳米棒阵列光阳极水热生长过程中,会同导电玻璃衬底之间形成致密层,该致密层对DSSCs的光电转换性能影响较严重。将制备的金红石TiO2纳米棒阵列光阳极应用于DSSCs中,在AM 1.5 100 mW/cm2(air-mass 1.5,AM 1.5意为光线通过大气的实际距离为大气垂直厚度的1.5倍)标准条件下,测得1.81%的光电转换效率。     

氮掺杂SrTiO3/TiO2纳米棒异质结的制备及光催化活性

通过水热反应和直接浸渍法在FTO导电玻璃上制备得到了高度有序的氮掺杂SrTiO3/TiO2纳米棒异质结阵列(N-STO/TNR),利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其表面形貌,晶体结构和元素价态进行了分析。同时,采用荧光光谱(FL)、紫外可见漫反射光谱(UV-DRS),电化学阻抗谱(EIS)和莫特肖特基(MS)对异质结的光电性能进行了测试。最后以甲基橙为模拟污染物,考察了异质结材料在可见光下的光催化活性。结果表明,SrTiO3/TiO2异质结构能有效的分离光生载流子,同时N元素的掺杂将异质结的光谱响应范围扩展到可见光区,得益于半导体复合和能级修饰策略的协同增强效应,N-STO/TNR展现出优异的光电性能,N-STO/TNR的光催化效率是未改性的TNR样品的5.7倍。     

Ni掺杂ZnO纳米棒阵列膜的增强紫外光电响应

研究以醋酸镍为Ni源,通过水热方法合成不同浓度Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜,采用XRD、PL以及XPS等测试方法对掺杂的ZnO纳米棒阵列膜进行结构表征,通过自制的光电性能平台进行光电导性能的测试。研究结果表明,Ni的掺杂改变了ZnO晶格常数的大小。掺杂后的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度很高,其中醋酸镍浓度为0.05 mol/L的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度最高,可以达到3 112.1,是纯ZnO纳米棒阵列膜的光响应度的38倍。Ni的掺杂使得ZnO纳米棒的耗尽层宽度拓宽,降低了暗电导,从而使得光响应度增大。     

Co掺杂的钛酸盐和TiO2纳米棒的磁性及光学性能

利用水热合成法,以TiO2(锐钛矿)粉末、钴盐为原料,在NaOH溶液中,180℃水热合成了Co掺杂的钛酸盐纳米棒.将Co掺杂的钛酸盐纳米棒在700℃氩气氛下烧结2 h转化为锐钛矿结构Co掺杂TiO2纳米棒.利用x射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外一可见分光光度计和超导量子干涉磁强计(SQUID)等对Co掺杂的钛酸盐和Ti0,纳米棒的微结构、形貌和性能进行了表征.研究结果表明,Co掺杂的钛酸盐和未掺杂的纯钛酸盐H2Ti3O7具有相同的层状结构,在样品中未监测到Co杂质(如钴的氧化物和氢氧化物)的峰.Co掺杂的钛酸盐纳米棒表面光滑,直径大约为90 nm～120 nm,长度约1 μm,co的掺杂对纳米棒形貌没有明显影响.Co掺杂后的钛酸盐纳米棒与未掺杂的钛酸盐纳米棒相比,其紫外-可见吸收光谱的吸收峰明显红移,带宽变窄.未掺杂的纯钛酸盐纳米棒的带宽为3.2 eV,与TiO2相同;Co掺杂的钛酸盐纳米棒的带宽为2.6 eV,明显变窄.同时,Co掺杂的钛酸盐和TjO2纳米棒在300 K均具有铁磁性,且其磁化强度大小基本一致,矫顽力也相同.     

热处理工艺对TiO2纳米管阵列结构及其光电性能的影响

通过阳极氧化法在钛箔上制备了TiO2纳米管阵列,在不同热处理工艺下使其晶化.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和结构进行了表征.结果表明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管经450~750℃热处理后为纳米晶结构,平均晶粒尺寸随退火温度升高而增大,相同温度下氮气气氛中热处理的TiO2平均晶粒尺寸小于空气气氛中热处理的TiO2.氮气气氛下退火可拓宽TiO2由锐钛矿型(Anatase)向金红石型(Rutile)结构转变的热处理温度范围,650℃以上退火处理后,TiO2纳米管中掺杂有少量的氮.光照开路电位测试和稳态极化曲线测试结果表明,在氮气气氛中、经650℃退火处理2 h制备的TiO2纳米管阵列电极光电响应性能最佳,此时TiO2为锐钛矿型和金红石型的混晶结构.     

TiO_2纳米颗粒/纳米棒阵列复合薄膜的制备及其光电催化性能

以金属钛箔为钛源,采用双氧水和盐酸体系,通过水热法制备合成TiO2纳米棒阵列薄膜,并通过调节双氧水和盐酸的用量,调控TiO2纳米棒阵列薄膜的微观形貌和物相构成。结合溶剂挥发自组装法将TiO2纳米颗粒引入纳米棒阵列中,得到复合型TiO2光催化剂。以亚甲基蓝为模拟污染物,考察TiO2复合薄膜的光催化活性。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)测试对TiO2复合薄膜的物相和表面形貌等进行了表征,并采用电化学交流阻抗法(EIS)分析其表面电荷转移特性。TiO2纳米颗粒/纳米棒阵列复合薄膜在光电协同条件下,展示出高的光电催化活性。