高活性TiO_2薄膜电极的制备及其光电化学性能

以Ti(n-OC4H9)4和CH3COOK为原料,采用溶胶-凝胶法在导电玻璃基底上制备K2Ti2O5薄膜,进一步以K2Ti2O5薄膜为前躯体,用离子交换法获得TiO2纳米薄膜电极。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的组成和表面特征;以草酸为有机污染物代表,通过光电化学技术考察薄膜的光电化学活性。结果表明:TiO2纳米薄膜具有锐钛矿晶型,其粒径随着K2Ti2O5薄膜制备温度的降低而减小,约为30～150nm;TiO2纳米薄膜在0.1mol/LNa2SO4溶液中具有典型的光电化学活性以及较高的稳定性,比在含少量草酸的溶液中采用溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜具有更强的光激发和更稳定的光电流响应性能,TiO2薄膜电极的平带电位发生负移,负移值为0.140V(vsSCE),饱和光电流密度为0.32mA/cm2。     

二氧化钛纳米管阵列电极的光电化学性能研究

采用阳极氧化法在钛片上制备了垂直排列的TiO2纳米管阵列，利用SEMXRD对纳米管阵列的形貌和结构进行了表征，并通过电化学交流阻抗谱、光照开路电位谱和瞬态光电流谱技术对纳米管阵列电极的光电化学特性进行了研究。实验结果表明，TiO2纳米管的内径约为90nm，管壁约为10nm，纳米管阵列厚度约为500nm，经600℃退火处理后，转变为锐钛矿型与金红石型的混晶结构。光电测试结果表明，随着退火温度升高，TiO2纳米管阵列电极的界面电荷转移电阻减小，光电流逐渐增大，光照开路电压增大，至600℃达到最大，当退火温度继续升高，电极的光电性能急剧下降。与TiO2纳米多孔膜电极相比，光电性能显著提高，这主要归因于TiO2纳米管阵列更大的孔隙率和比表面积。     

锂离子电池Sn薄膜电极厚度对其电化学性能的影响

用电沉积方法在铜集流体上分别制备出不同厚度(2,0.5,0.25,0.12μm)的锡薄膜电极。用扫描电镜观察其表面形貌、以充放电实验比较其性能。结果表明,减小Sn薄膜厚度可改善电极的循环性能,但首次容量损失也增大。0.5μm厚的Sn薄膜具有最高的放电容量和较好的循环稳定性;其首次放电比容量为749mAh/g,40次循环时放电比容量仍保持578mAh/g。     

CdS量子点/CdTe纳米棒光电极制备及其光电性能研究

本文利用化学沉积法和射频溅射法成功实现了CdS量子点/CdTe纳米棒复合光电极的制备。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和电化学工作站分别对获得的光电极进行了结构、形貌和光电性能的表征;结果表明,所获得的光电极由CdS量子点和CdTe一维纳米棒组成,其中CdTe纳米棒沿着(111)择优方向定向生长。在不同CdS量子点厚度的光电极的电化学表征结果中,我们发现了由CdS的压电效应引起的新颖的热释电现象,并在25 cycle CdS QDs的光电极测试中获得了最好的结果,开路电压为0.49 V,短路电流为71.09 μA,其I-t曲线的开光比为6。我们在研究过程中还发现了热释电引起的电流反向现象,这一特性对于未来提高光电器件的性能具有重要的意义。     

Na、Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及性能研究

在玻璃衬底上,采用溶胶-凝胶法制备Na、Mg共掺杂的ZnO薄膜,Mg含量不变,改变Na的掺杂含量,研究掺杂浓度、退火温度及镀膜层数对薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:薄膜形貌在550℃退火时较好;Na离子含量会影响薄膜(002)晶面的生长;镀膜层数增加,薄膜有明显红移现象并且透光率会降低.     

敏化太阳能电池电极的制备与性能研究

通过水热法制备了TiO_2纳米棒阵列、纳米片和微球,并在此基础上制备了复合TiO_2电极,分析了不同配比的复合电极的光电性能。结果表明,在复合太阳能电极中增加TiO_2纳米片的含量可以提升整体的晶化效果;不同TiO_2纳米片含量的复合电极荧光峰强变化特征相似,4种不同TiO_2纳米片含量的复合电极中,50NS复合电极的荧光峰处于最低值且具有最小的界面电阻,电子的传输速率将更快;在TiO_2纳米片含量为50%时,即50NS复合TiO_2电极的光伏性能最好。     

ZnO薄膜的脉冲激光沉积及性能研究

利用脉冲激光沉积技术在氧的活性气氛下烧蚀锌靶,在石英玻璃衬底上沉积获得ZnO薄膜,分析并研究了薄膜的微观组织及表面形态及激光能量密度、基体温度、氧压等工艺参数对沉积ZnO膜的影响.结果表明,在基体温度为450～550 ℃、氧压为31 Pa、激光能量密度为31 J/cm2条件下,膜表面完全氧化,ZnO沿(002)晶面生长;当基体温度为500 ℃时,ZnO薄膜光学性能优异.     

rGO-Sb2Se3薄膜电化学共沉积制备及光电化学性能

采用恒电位沉积法,在二元Sb-GO溶液体系中得到rGO-Sb预制层,在此过程中,GO被有效还原成rGO,并与Sb形成化学键。随后通过将预制层进行二段硒化热处理,快速去除多余的Se制备出rGO-Sb₂Se₃光阴极薄膜。通过XRD、SEM、Raman、XPS、UV-vis及PEC等手段对薄膜样品进行表征以及光电化学性能测试。结果表明:负载rGO使得rGO-Sb₂Se₃在700 nm以内的可见光区域的光吸收系数显著提升。rGO优良的导电性能及较高的载流子迁移率,可以快速转移电荷,抑制载流子的复合,因此光电化学性能以及光稳定性大大提高,光电流密度增大至接近Sb₂Se₃单相的2倍(?0.20 mA/cm²)。又因为rGO-Sb₂Se₃导带位置(?0.74 V vs.RHE)远负于析氢电位(0 V vs.RHE),故可作为一种新型光还原产氢的阴极,具备广阔的应用前景。     

ZnO微纳米结构薄膜的光响应润湿性

利用低温液相技术及氢氟酸的调控作用制备"短棒"、"球形"和"花形等不同形貌的ZnO微纳米结构,研究这些形貌特征的ZnO表面在真空紫外光(VUV)处理后的润湿性变化情况.结果表明,经VUV光照处理后,3种不同形貌的ZnO表面润湿性均发生从高疏水(接触角CA>120°)到超亲水的转变(CA～0°),其变化速度均经历了一个先快后慢的过程.用十八烷基三甲氧基硅烷对ZnO表面进行改性,使ZnO表面覆盖一层自组装单分子膜,则其疏水性有所增强(CA>140°);此时再经VUV光照后,ZnO表面从高疏水到超亲水的转变进程显著变缓.对各种不同微纳米结构ZnO表面进行光润湿性研究,将有助于实现ZnO基质润湿性梯度表面.     

直流溅射沉积纳米晶氧化镍薄膜及电化学性能

采用直流溅射并结合热处理工艺制备氧化镍薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)考察退火温度对薄膜结构、形貌和组成的影响,并通过恒流充放电技术初步考察薄膜的电化学性能.结果表明,在400～500 ℃退火温度下制备了表面光滑、结构致密的NiO薄膜;随着退火温度的升高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,晶形趋于完整;其中,500 ℃下退火2 h获得的NiO薄膜具有良好的电化学循环稳定性,有望成为高性能的全固态薄膜锂电池阳极材料.     

TiO2薄膜电极的制备及光电催化性能

为了得到光电化学性能稳定、光催化活性好、制备方法简便的TiO2光电极,采用涂覆法制备了纳米TiO2薄膜光电极.XRD,SEM结果表明电极上涂覆的TiO2的晶型为锐钛型,纳米TiO2在电极表面分布均匀,薄膜厚度在10μm左右,且电极表面有一定的粗糙度.交流阻抗图谱分析显示TiO2电极在光照下能进行光电化学反应.应用于20mg/L苯酚溶液的降解中,结果表明,该电极光电催化降解性能优于光催化降解性能,电场在降解过程中发挥了作用;对照态光氧化过程基本无化学反应发生;暗态下电极上也无吸附现象;反应后电极无剥落损伤.     

He对LiFePO_4薄膜电极的微观结构及电化学性能的影响（英文）

提出利用氦渗透法优化LiFePO_4材料的结晶生长过程,达到提高材料电化学性能的目的。采用磁控溅射法制备含氦LiFePO_4薄膜电极,利用扫描电镜观察样品的微观形貌,发现样品表面与截面皆呈现多孔结构。用X射线衍射仪分析含氦LiFePO_4薄膜电极的晶体结构。结果表明,氦渗入薄膜后显著增强了材料在29.81°的衍射峰强度,而此处正对应了锂离子在LiFePO_4材料中的扩散路径([010]方向)。这表明含氦LiFePO_4薄膜中存在有利于材料脱锂/嵌锂的结晶择优生长取向,会导致薄膜电极电化学性能的提高。     

光电化学协同催化降解水中的扑草净

以网状铱钽钛电极为阳极、石墨板为阴极、饱和甘汞电极为参比电极,设计一种在线生成H2O2的电化学反应器,并以锐钛矿、金红石及混晶TiO2(TiO2-P25)为光催化剂,研究TiO2光催化学协同电化学催化降解扑草净的过程。结果表明:电生H2O2能协助TiO2可见光催化降解扑草净,反应300 min后,扑草净降解率达到100%;在扑草净的降解过程中,外层的甲基、硫基及氨基被氧化脱除,降解过程生成多种中间产物,降解终产物为三聚氰酸,总有机碳的去除率为60%~70%。对反应体系的光谱分析显示:扑草净的降解涉及羟基自由基(·OH)及超氧自由基(·O2-)的产生和参与。     

改性TiO2纳米管阵列电极的光电化学性能研究

近年来,掺杂改性的TiO₂纳米管作为光催化材料的研究受到广泛关注。本实验采用阳极氧化法在Ti板表面制备规则有序的TiO₂纳米管,通过在电解液中直接添加含Fe、N元素的化学试剂对其进行掺杂改性。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱对TiO2纳米管进行表征,确定TiO₂纳米管的最佳制备条件。最后利用瞬态光电流曲线、开路电位曲线、线性伏安扫描曲线对其光电化学性能进行比较。研究发现,1%的Fe元素掺杂材料具有更好的光电响应,光照时开路电位可达0.345 V;9%的N元素掺杂材料具有最好的光电活性,光照时开路电位可达0.3 V。     

碳纳米复合对电极染料敏化太阳能电池的电化学性能

在染料敏化太阳能电池(DSCs)碳对电极中添加多壁碳纳米管,制作碳纳米复合对电极。通过循环伏安法研究复合电极中碳纳米管对I3?/I?氧化还原行为的影响。采用电化学阻抗谱表征,比较纳米炭黑、石墨鳞片、碳纳米管、纳米炭黑-纳米碳管复合材料对碳电极/电解质界面的影响。结果表明:添加纳米碳管后,电极的催化还原电位降低,电流密度增大;碳纳米管的加入使电极表面催化活性点增多,碳电极与电解液的界面电势差减少。光伏性能测试表明,添加10%(质量分数)的碳纳米管的DSCs的开路电压提高了17.9%,短路电流提高了24.1%,填充因子提高了14.4%。     

碱性介质中铜镍合金及铜电极的光电化学研究

用动电位伏安法和光电化学方法对铜镍合金(7％Ni 93％Cu)和铜电极在碱性介质中的电化学行为进行了研究。铜镍合金电极的阳极氧化膜呈p型光电响应,光电响应来自电极表面的Cu_2O膜,其厚度大于纯铜电极的Cu_2O膜。铜电极在碱性Na_2SO_4溶液中电位正向扫描时的光响应呈p型,点蚀电位以后光响应从p型转为n型。     

LiPON薄膜结构与电化学性能研究

采用355nm脉冲激光沉积(PLD)法制备了室温离子电导率为1.6×10-6Scm的LiPON电解质薄膜。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对薄膜的结构和形貌进行表征,讨论了LiPON薄膜的电化学性能与其结构之间的关系。结果表明,该薄膜是一种无针孔、无裂缝、厚度均匀的非晶态结构。N元素插入到Li3PO4中,取代POP和PO3结构中的O使N与P成键形成PN=P或PNPP,增加了薄膜中的网状结构,从而提高了离子电导率。另外,随着N含量增大,LiPON薄膜的室温离子电导率增大。     

TiNi/ZnO复合智能薄膜的制备及性能研究

使用射频磁控溅射法在石英衬底上制备quartz/ZnO/TiNi及quartz/TiNi/ZnO复合薄膜结构,利用XRD、SEM划痕仪等测试方法研究了复合薄膜的相结构、微观组织、力学性能。利用DMA分别研究了quartz/TiNi与quartz/ZnO/TiNi复合结构的阻尼性能随振动频率及振幅的变化规律。结果表明,前者频率响应范围在10 Hz以内,后者响应范围达到20 Hz;前者的临界外加激振电压仅为0.6 V,后者的临界外加激振电压达到1.0 V。阻尼性能测试表明,quartz/ZnO/TiNi复合结构的阻尼性能优于quartz/TiNi复合结构。由划痕仪测得两种复合薄膜结构与基体的临界结合力分别为45.75和40.15 N     

沉积温度对ZnO薄膜结构及发光性能的影响

利用Nd-YAG激光器(波长为1064nm,频率为10Hz)做光源,采用纯金属锌靶,以Si(111)为基体在有氧的气氛中通过激光烧蚀锌靶表面来制备氧化锌薄膜,研究基体温度对ZnO薄膜结构及发光性能的影响.通过XRD和AFM原子力显微镜来表征氧化锌薄膜的结构和表面形貌,其光学性质由光致发光谱来表征.结果表明:在450-550 ℃的条件下沉积的ZnO薄膜具有c-轴择优取向,500℃时c-轴取向最明显.具有c-轴取向的ZnO薄膜具有强的紫外光发射和弱的绿光发射,发光中心在518nm处的黄绿光发射主要归因于电子从导带底部到氧位错缺陷OZn能级之间的跃迁.     

阳极氧化二氧化钛薄膜的光电化学防腐蚀特性

利用阳极氧化法制备TiO2薄膜，并研究了薄膜的光电化学防腐作用．XRD和SEM分析表明TiO2薄膜由非晶和锐钛矿组成．其表面形貌较为粗糙．在紫外光的照射下，测试了薄膜在模拟海水中的电极电位、极化曲线、电化学阻抗谱以及与碳钢的耦合电流．结果表明TiO2薄膜对碳钢在模拟海水中的腐蚀具有较好的光阴极保护作用．