ZnS包覆TiO_2/CdS纳米结构的光电化学性能研究

采用水热法将CdS量子点沉积在TiO2纳米棒阵列上,在CdS量子点外表面包覆ZnS纳米层。经过ZnS纳米层包覆后,TiO2/CdS电极对可见光的吸收强度没有改变。光电化学测试结果表明,ZnS纳米层包覆可以极大提高TiO2/CdS量子点敏化太阳能电池的光电转化效率。原因分析是ZnS纳米层可以抑制电子-空穴对的重组。     

全无机CsPbBr3钙钛矿太阳电池的研究进展

自2009年第一次报道以来,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)从3.8％提升至25.5％,已可以与商业化的晶体硅太阳电池相媲美,引起全世界研究者的极大关注.然而,由于杂化物晶体结构中有机成分弱的化学键,器件长期稳定性受到很大的影响.近年来,用无机Cs+完全取代有机基团构成全无机卤化物钙钛矿被认为是解决太阳电池稳定性问题的有效途径.在Cs基钙钛矿之中,CsPbBr3具有最优异的耐热、耐光、耐湿性能,作为顶电池具有与晶体硅太阳电池组成长寿命叠层太阳电池的潜力.本文系统地综述了CsPbBr3 PSCs领域的研究进展,首先介绍了CsPbBr3 PSCs的发展历史及CsPbBr3的晶体结构和基本特性,随后阐述了CsPbBr3薄膜的制备方法、CsPbBr3的元素掺杂改性、器件的界面工程等方面的研究进展;最后,讨论了当前存在的问题和提高CsPbBr3 PSCs性能的未来方向,为进一步推动钙钛矿太阳电池的实用化进程提供参考.     

结合液相合成与离子交换技术制备的全无机高稳定的铯铅溴钙钛矿纳米线光电探测器

高质量全无机钙钛矿纳米线的合成往往依赖于苛刻的条件、复杂的工艺和精密仪器,这不利于其广泛的应用.本文首次将液相法和卤素交换技术相结合,合成出了全无机钙钛矿铯铅(CsPbBr3)纳米线,并详细阐述了在不同条件下合成的CsPbBr3纳米线薄膜的形貌和性能.通过场发射扫描电子显微镜和X射线衍射等分析技术,表征了纳米线的形貌和...     

制成多尺寸量子点太阳能电池

近日,美国圣母大学（University of Notre Dame）～研究小组制备出世界上首例具有多种尺寸量子点的太阳能电池,在TiO2纳米薄膜表面以及纳米管上组装CdSe量子点,吸收光线以后,CdSe向TiO2放射电子,再在传导电极上收集,进而产生光电流。他们研究了2．3～3．7nm四种不同粒径的量子点,发现在505～580nm波段上具有不同的吸收峰。研究人员Prashant V．Kamat介绍说,TiO2纳米管上固定CdSe量子点能够形成规整的组装结构,不仅可以使电子有效地传输至电极表面,还能提高电池效率。长度为800nm的纳米管内外表面均可组装量子点,其传输电子的效率较薄膜高。研究发现,小的量子点能以更快的速度将光子转换为电子,而大的量子点     

全无机钙钛矿量子点的光学研究进展

相比于传统半导体量子点,全无机钙钛矿量子点具有发光性能好,发射波长可调,光致发光量子产率高等优点,是光电领域的理想材料,现已被广泛用以制备发光二极管、太阳能电池等光电器件。综述了近年来全无机钙钛矿量子点的研究进展。介绍了全无机钙钛矿量子点的合成方式;分析了离子掺杂和配体修饰对全无机钙钛矿量子点的影响;阐述了全无机钙钛矿量子点在发光二级管中的应用;展望了全无机钙钛矿量子点的未来发展趋势,为全无机钙钛矿量子点在发光二极管的应用提供参考。     

CdS和Bi2Se3量子点共敏化TiO2光电极用于光解水制氢研究

采用化学气相沉积法将CdS、Bi2Se3量子点沉积在TiO2纳米棒阵列上,组装成光电极,采用XRD对CdS/TiO2、Bi2Se3/TiO2电极进行结构测试,并用SEM、TEM对3个电极进行形貌测试。Na2S/Na2SO3溶液中,测试几个光电极的光解水制氢能力,结果表明:Bi2Se3/CdS/TiO2电极产生的氢气量最大。进一步分析光电极的光电化学性能,得出Bi2Se3/CdS/TiO2电极的光电流是TiO2电极的20倍,是CdS/TiO2、Bi2Se3/TiO2电极的2倍,说明CdS量子点、Bi2Se3量子点共敏化TiO2电极表现出优良的制氢能力。     

Li0.5La0.5TiO3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的研究

以Li0.5La0.5TiO3为包覆物,制备了固体电解质包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.采用XRD、SEM对材料进行了表征:XRD显示未包覆的材料具有α-NaFeC2层状结构,粒径在200～300nm之间,包覆后材料粒径略有增大,包覆层具有ABO3型固体电解质结构.包覆层的致密程度及材料的循环稳定性与热处理温度有关.包覆后400℃热处理得到的材料首次放电比容量为185mAh/g,较未包覆材料容量有所提高,50次循环后其容量仍能达到156.5mAh/g,表明包覆物Li0.5La0.5TiO3对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有保护作用.     

TiO_2/SrTiO_3核壳结构光阳极制备及其光电化学性能

采用水热法在纳米多孔TiO2光阳极表面包覆一薄层SrTiO3,制得TiO2/SrTiO3核壳结构光阳极,并用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、透射电镜及紫外可见吸收光谱对其进行表征。探讨了水热反应时间对TiO2/SrTiO3光阳极组装的染料敏化太阳能电池(DSSCs)的光电化学性能的影响。结果表明:钙钛矿结构的SrTiO3包覆在纳米多孔TiO2光阳极的表面,形成TiO2为核SrTiO3为壳的光阳极;SrTiO3包覆的样品吸收边有红移;与TiO2光阳极相比,水热反应制备的TiO2/SrTiO3核壳结构光阳极组装的DSSC短路电流密度明显增加,5h时光电性能最优,短路电流密度为13.98mA/cm2,开路电压为0.74V,填充因子为0.45,全光转换效率为4.68%,提高了35.65%。     

钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的研究进展

钙钛矿量子点(Perovskite quantum Dots,PVK QDs)具有可见光响应强度高、发光纯度高以及量子效率高等优点,在光电领域有广阔的运用前景,但其晶体结构在光、热、水、氧存在的条件下稳定性较差;金属有机框架(Metal organic frameworks,MOFs)是一种比表面积大、孔道结构可调的多孔材料,具有较高的环境稳定性.通过将钙钛矿量子点嵌入金属有机框架的孔道中,既能提高钙钛矿量子点的稳定性,又赋予MOFs优异的光学性能.本文综述了近年来钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的研究进展,总结出了4种主要的合成方法:模板法、原位生长法、后合成法和机械化学法,并比较了这些制备方法的优缺点;此外,从应用的角度讨论了复合材料在太阳能电池、LED领域、二氧化碳还原(CO2 RR)以及污水处理、信息加密等领域的工作机理.最后,文章分析并展望了绿色机械化学法制备钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的产业化前景以及复合材料在实际应用中所面临的亟待解决的问题.     

纳米TiO2表面无机/有机复合改性研究

用液相沉积法对纳米TiO2进行了表面无机/有机复合改性.用XRD、FT-IR进行了包覆膜结构表征,用TEM观察改性后颗粒的形态.测量了有机包覆量对改性样品亲油性的影响.结果表明,液相沉积并经105℃烘干得到的Al2O3膜为非晶态结构,煅烧后才能晶化;有机膜可以在无机膜上生成,其最大包覆量约为7%,且与包覆温度无关;复合包覆后纳米颗粒外形不变,分散性提高;有机包覆量对纳米TiO2的亲油性有非线性影响,包覆量为1.2%时其亲油性最好.     

NCDs/TiO2复合材料的制备及其在太阳光下催化制氢的应用

采用溶剂热法, 以乙腈为溶剂和葡萄糖为原料制备了粒径约4 nm的氮掺杂碳量子点NCDs。当激发波长从330 nm增加到470 nm, NCDs水溶液发射光谱出现红移。随后, 将一定配比的NCDs、TiO₂及5 mL超纯水超声混合60 min, 并在80℃烘箱内陈化24 h, NCDs纳米颗粒成功地复合到TiO₂(TiO₂)表面。该方法有效地拓宽了TiO₂吸收光谱的范围, 并且减少了光生电子和空穴对, 从而增强了TiO₂的光催化制氢性能。实验结果表明: 投料比为m(NCDs):m(TiO₂)=15:85时, 以甲醇为牺牲剂的反应体系光催化制氢效果最好, 该复合材料具有一定的稳定性, 循环三次使用后仍然有一定的光催化制氢性能。     

SiO2@Ag@SiO2@TiO2核壳结构的制备及其光催化降解性能

光催化是一种绿色且高效的降解染料污染物的方式, 在水污染治理中应用广泛。本研究以SiO₂为核层, 依次采用氧化还原法、改进的Stöber法及水热法合成SiO₂@Ag@SiO₂@TiO₂多层核壳结构作为光催化剂用于染料污染物降解, 并探讨了硝酸银(AgNO₃)、正硅酸乙酯(TEOS)、钛酸四丁酯(TBOT)等用量对包覆效果的影响。采用不同表征手段对样品的微观形貌、物相结构、孔结构参数和光电性能进行分析表征。结果表明, 当AgNO₃、TEOS、TBOT与SiO₂的质量比为5 : 2.4 : 6 : 1, 多层核壳结构每层均达到最优包覆效果。与SiO₂@TiO₂和SiO₂@Ag@TiO₂催化剂相比较, SiO₂@Ag@SiO₂@TiO₂核壳结构的光催化剂具有更佳的光催化活性, 光照45 min可降解93%的MB溶液, 经4次循环后其光催化效率为90%。     

量子点/TiO2复合光催化材料的研究进展

近年,光催化技术已被广泛应用于污水处理、CO₂还原、制氢等多个领域。在光催化材料中,TiO₂由于具有化学稳定性高、来源广泛、价格低廉等优点,应用最广泛。但较宽的带隙及较高的电子及空穴复合效率使TiO₂的光催化性能受到极大限制。量子点(QDs)作为一种受量子约束效应影响的纳米尺度粒子,具有载流子易调控和表面位点丰富等优势。因此,研究人员采用不同方法将TiO₂与QDs复合,以增强TiO₂的光催化性能,获得了系列具有优异光催化性能的QDs/TiO₂复合光催化材料。本文主要综述了QDs/TiO₂复合光催化材料的研究进展。首先,阐述了QDs/TiO₂复合光催化材料的制备方法,并就QDs对TiO₂光催化性能的增强机制进行了剖析;然后,总结了QDs/TiO₂复合光催化材料在有机污染物降解、制氢及CO₂还原方面的应用研究进展;最后,围绕QDs/TiO₂复合光催化材料现阶段研究中的关键问题及未来的研究前景进行了展望。      

简易合成Bi/Bi2MoO6/TiO2复合纳米纤维及其增强的可见光催化性能

以电纺TiO₂ 纳米纤维为基质, 葡萄糖为还原剂, 采用简单一步溶剂热法制备了等离子体Bi/Bi₂MoO₆/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和光致发光谱等对样品进行表征。以RhB和4-CP为模拟有机污染物, 评价材料的光催化性能。结果表明: 部分Bi ³⁺被葡萄糖还原成金属Bi纳米粒子, 原位沉积在Bi₂MoO₆纳米片上, 同时构筑在TiO₂纳米纤维表面。金属Bi的等离子体共振效应, 有效提高了样品的光催化活性。可见光照50 min, 样品对RhB的降解率为95.8%, 五次循环后仍保持在92%以上; 可见光照180 min, 样品对4-CP的降解率达68.8%。证实该材料具有良好的可见光催化活性和稳定性。     

移动区熔法生长全无机钙钛矿型CsPbBr3晶体及其性能研究

利用自制移动区熔炉生长了CsPbBr₃晶体, 事先采用相同工艺合成了高纯多晶原料以去除杂质和水分。通过工艺优化获得了大尺寸CsPbBr₃晶体, 达到ϕ25 mm× 60 mm。该晶体呈橘红色, 在600~2000 nm波长范围内具有透过率达78.6%的优异透光性能。热分析表明, 所得CsPbBr₃晶体在88.1℃和131.25℃时存在正交-四方和四方-立方相变。计算得到CsPbBr₃晶体的带宽E_g= 2.25 eV。上述结果表明移动区熔法是一种具有应用潜力的制备高质量大尺寸CsPbBr₃晶体的生长方法。     

Er3+掺杂TiO2空心球的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、氧化铒、硝酸等为原料, 采用碳球模板法制备了TiO₂: Er³⁺空心球材料, 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法, 对样品的结构和形貌进行了表征。并利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计考察了TiO₂: Er³⁺空心球材料在催化染料罗丹明B、亚甲基蓝、茜素红、甲基橙的脱色降解过程中的应用性能。系统研究了Er³⁺掺杂浓度、不同离子型染料和染料水溶液的pH等因素对催化降解效率的影响。实验结果表明: 经600℃煅烧3 h制备的TiO₂: Er³⁺为锐钛矿晶型, 空心球结构, 尺寸均匀, 粒径约为120 nm, 比表面积约为60.5 m²/g; Er³⁺掺杂量为0.5mol%的样品对甲基橙染料的催化降解效率最高; 对四种不同离子型染料, 茜素红的催化降解效果显著, 在紫外光照射下, 催化效率较未掺杂Er³⁺的TiO₂提高了约30%。     

SrTiO3/TiO2 heterostructure nanowires with enhanced electron--hole separation for efficient photocatalytic activity

Heterostructure is an effective strategy to facilitate the charge carrier separation and promote the photocatalytic performance. In this paper, uniform SrTiO₃ nanocubes were in-situ grown on TiO₂ nanowires to construct heterojunctions. The composites were prepared by a facile alkaline hydrothermal method and an in-situ deposition method. The obtained SrTiO₃/TiO₂ exhibits much better photocatalytic activity than those of pure TiO₂ nanowires and commercial TiO₂ (P25) evaluated by photocatalytic water splitting and decomposition of Rhodamine B (RB). The hydrogen generation rate of SrTiO₃/TiO₂ nanowires could reach 111.26 mmol·g⁻¹·h⁻¹ at room temperature, much better than those of pure TiO₂ nanowires (44.18 mmol·g⁻¹·h⁻¹) and P25 (35.77 mmol·g⁻¹·h⁻¹). The RB decomposition rate of SrTiO₃/TiO₂ is 7.2 times of P25 and 2.4 times of pure TiO₂ nanowires. The photocatalytic activity increases initially and then decreases with the rising content of SrTiO₃, suggesting an optimum SrTiO₃/TiO₂ ratio that can further enhance the catalytic activity. The improved photocatalytic activity of SrTiO₃/TiO₂ is principally attributed to the enhanced charge separation deriving from the SrTiO₃/TiO₂ heterojunction.     

异质结型BaTiO3/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为模板和反应物, 采用水热法原位合成了具有异质结构的BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM) 和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。结果表明: BaTiO₃纳米微粒均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 制备了异质结型BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。材料的光催化性能利用罗丹明B和苯酚的脱色降解反应测试。BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维材料, 在紫外光照射下, 光催化降解活性较纯锐钛矿TiO₂纳米纤维有明显提高, 罗丹明B和苯酚在该复合纳米纤维材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学。且易于分离、回收和再利用, 循环使用5次, 罗丹明B的脱色率仍保持在96%以上。     

泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜对乙烯的光催化降解

乙烯是果蔬采摘后腐烂变质的主要因素,如何减少或去除果蔬贮藏过程中释放的乙烯,是果蔬保鲜领域亟待解决的问题。本工作采用溶胶-凝胶法制备了一系列金属泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜催化剂,采用不同手段对样品进行表征分析,并以此薄膜为催化剂,考察紫外光下乙烯催化降解性能。结果表明:TiO2/WO3成功负载在泡沫镍网表面。TiO2与WO3复合后形成了异质结,抑制了电子-空穴对的复合,样品的禁带宽度减小,吸光度增强,光催化性能提升。TiO2/WO3在紫外光下展现出良好的光催化活性和光催化稳定性,当WO3占TiO2质量百分数为6%时,光催化活性最高,光催化乙烯速率常数为0.0332 min^-1,是TiO2的9.48倍,但是过量的WO3会成为电子-空穴的复合中心,降低光催化活性。研究还对紫外光下泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜的光催化降解乙烯机理进行了探讨。     

RuO2/ZrO2/TaON复合光催化材料的制备及光解水制氢性能

采用控制水解法制备了细颗粒的ZrO₂/Ta₂O₅复合氧化物粉体, 在氨气流量为90 mL/min、850℃下氮化10 h获得ZrO₂/TaON, 用浸渍法制备含助催化剂RuO₂的复合光催化剂。用XRD、SEM、TEM和UV-Vis漫反射光谱等对所制备的光催化材料进行了表征, ZrO₂、RuO₂的晶粒尺寸约为10 nm,TaON的晶粒尺寸约为25 nm, 复合光催化剂可以吸收波长≤500 nm的可见光。ZrO₂的引入降低了氮化生成TaON的缺陷密度, 提高了TaON的比表面积。光电流及光催化分解水制氢反应定量评价了复合材料的光催化性能, RuO₂含量为2.0wt%时复合光催化剂活性最高, 0.6 V偏压下光电流密度为0.6 mA/cm², 产氢速率为6.0 μmol/h。