密度可控的TiO2纳米线束阵列合成及其在量子点敏化太阳能电池上的应用

采用水热合成技术, 以盐酸、去离子水和钛酸丁酯为反应前驱物, 直接在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成了具有金红石结构的TiO₂纳米线束阵列。通过改变反应前驱物中钛酸丁酯的添加量, 实现了对TiO₂纳米线束阵列密度的调控。以TiO₂纳米线束阵列为光阳极、CdS为敏化剂, 组装了量子点敏化太阳能电池器件, 并研究了纳米线束阵列的密度对电池光伏性能的影响。结果表明: 纳米线的密度过高或过低均不利于电池光伏性能的提高。纳米线的优化密度为11.8×10⁶ /mm², 此时电池的光电转换效率达到了0.947%。     

氮掺杂TiO_2纳米棒阵列的制备及光电化学性能研究

采用水热法在FTO玻璃上制备了TiO2纳米棒阵列,然后在氨气和氩气的混合气体中退火,得到氮掺杂TiO2纳米棒阵列。XRD及SEM测试结果表明产物均为金红石相,TiO2纳米棒阵列为倾斜生长在FTO衬底上,掺杂氮对产物的结构及形貌没有大的改变。XPS研究结果表明,N原子是以代替O原子的形式渗入TiO2纳米棒。通过光电化学研究,掺杂氮的TiO2纳米棒阵列比TiO2纳米棒阵列的光电流密度增加了66%。     

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％.     

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.     

氨化Ga2O3/Nb薄膜制备GaN纳米线

采用射频磁控溅射技术先在硅衬底上制备Ga2O3/ Nb薄膜,然后在900℃时于流动的氨气中进行氨化制备GaN纳米线.用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)详细分析了GaN纳米线的结构和形貌.结果表明:采用此方法得到的GaN纳米线为六方纤锌矿结构,其纳米线的直径大约在50～100nm之间,纳米线的长约几个微米.室温下以325nm波长的光激发样品表面,只显示出一个位于364.4nm的很强的紫外发光峰.最后,简单讨论了GaN纳米线的生长机制.     

柱状晶形貌TiO2膜厚对FTO/TiO2镀膜玻璃光催化活性影响

采用溶胶凝胶法,在FTO(SnO2:F)低辐射镀膜玻璃衬底上制备了柱状晶体结构的TiO2薄膜,获得双层结构FTO/TiO2镀膜玻璃样品.研究了TiO2薄膜厚度对FTO/TiO2镀膜玻璃样品的光催化活性、低辐射性能以及透光性能的影响.结果表明,FTO/TiO2镀膜玻璃样品光催化活性随着TiO2薄膜厚度的增加先升高后下降,在TiO2薄膜厚度为300 nm时光催化活性最佳;低辐射性能随着TiO2薄膜厚度的增加而下降,但TiO2薄膜厚度为300 nm时仍然具备一定的低辐射性能;透光性能与TiO2薄膜膜厚的关系不大,可见光透射比保持在72%左右;表面平均粗糙度约为1 nm,表面光滑,不易沾染油污灰尘.该镀膜玻璃在保证低辐射建筑节能和透光的前提下,兼具光催化自清洁功能,具有很好的应用前景.     

Si基Au催化合成镁掺杂GaN纳米线

通过一种新奇的方法在硅衬底上成功地合成了掺杂镁的氮化镓纳米线,用金属镁粉末作为掺杂源,然后在900℃时于流动的氨气中进行氨化Ga2P3薄膜制备GaN纳米线.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和能量弥散X射线谱(EDX)的分析结果表明,采用此方法得到的GaN纳米线为六方纤锌矿结构,纳米线的直径大约在60～100nm之间,纳米线的长约十几个微米.EDX分析表明纳米线掺杂了镁.室温下以325nm波长的光激发样品表面,发现由于镬的掺杂使GaN的发光峰有较大的蓝移.最后,简单讨论了GaN纳米线的生长机制.     

无电金属沉积法硅纳米线阵列的制备研究

采用无电金属沉积法在硅衬底上制备出了大面积规整的硅纳米线阵列,并对其形貌控制的影响因素和形成机理进行了研究。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对硅纳米线阵列和相应银枝晶的形貌和结构进行了表征。结果表明,硅纳米线阵列的形貌受水热体系中溶液配比、温度和时间的影响,在温度为50℃、HF和AgNO3浓度分别为4.6和0.02mol/L的条件下,容易得到大面积排列规整的硅纳米线阵列,并且硅纳米线的长度为30～50μm,直径为200nm左右。无电金属沉积法为硅纳米线及其阵列的制备提供了一种设备简单、条件温和的制备方法。     

MBE法生长ZnO纳米线阵列的结构和光学性能

在氧等离子体辅助的MBE系统中, 以1 nm厚的Au薄膜为催化剂, 基于气?液?固(VLS)机制实现了低温ZnO纳米线阵列在Si(111)衬底表面的生长. 通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)可以观察到, ZnO纳米线阵列垂直生长在衬底上, 直径为20~30 nm. X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)结果表明: ZnO纳米线为六方纤锌矿结构, 具有沿c轴方向的择优取向. 光致发光(PL)谱显示在380 nm附近有强烈ZnO本征发射峰, 475~650 nm可见光区域有较强的缺陷导致的发射峰.     

ZnO/TiO_2复合纳米材料的制备及其在染料敏化太阳电池中的运用

本文在长有ZnO纳米粒子作为"种子层"的FTO基底上用水热合成法制备了取向高度一致的ZnO纳米线阵列,用TiCl4的异丙醇溶液在ZnO纳米线阵列的表面生长了纳米结构的TiO2。利用扫描电子显微镜、能量散射谱、X射线衍射分别表征纳米材料的形貌和结构,用Raman光谱研究了材料的晶格结构特性。染料敏化太阳电池的性能测试表明,与纯ZnO作为光阳极相比,ZnO/TiO2复合纳米材料作为光阳极的器件,开路电压和填充因子都得到了提高。     

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。     

长度可调的TiO2纳米管制备及其DSSC性能的研究

采用阳极氧化法在Ti片上制备高度取向的TiO2纳米管阵列.室温下,电压60V,在含有0.5%(质量分数)NH4F,1%(体积分数)HF,2%(体积分数)H2O的乙二醇电解液中,通过改变阳极氧化时间(8～20h),反应制得管长约为6.7～19.5μm,管径约为90～110nm,管壁约为20nm的TiO2纳米管阵列.利用S...     

TiO2纳米线阵列生长机理的研究

采用两步氧化法制备了多孔氧化铝模板(AAO),并利用AAO结合用电化学诱导溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的TiO2纳米线阵列,探讨了形成TiO2纳米线阵列的生长机理.发现TiO2纳米线是由Au基底沿着孔洞逐步向上生长,直接生成纳米线,因而可以通过控制氧化铝模板的尺寸和电化学沉积的时间来控制纳米线的长径比.     

非晶Co及CoP纳米阵列的制备及研究

采用交流电化学沉积法,在多孔阳极氧化铝(AAO)模板孔洞中成功制备出直径50nm的Co纳米线阵列.采用透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)观察了样品的微观形貌结构.结果显示,阵列中纳米线均匀有序,形状各向异性较大,其晶体结构为非晶.在沉积Co纳米线阵列的电解液中添加一定的还原剂(NaH2PO2·H2O),制备出非晶CoP纳米阵列,由TEM观察可知,阵列形貌发生变化,沉积产物为离散的纳米粒子而非纳米线.探讨了交流电沉积纳米阵列的生长机理.     

基于铜粉的室温气固反应自生长刺球状半导体Cu_2S纳米线阵列

本研究通过简单的气-固硫化反应对ITO玻璃上涂覆的铜颗粒膜进行硫化反应,得到了大面积的自生长刺球状结构的半导体Cu2S纳米阵列。采用SEM,TEM,EDS、XRD,以及UV-vis等方法对反应生长的半导体Cu2S纳米线阵列的微观结构及光吸收性能进行了系统研究。实验结果表明,合成的Cu2S为刺球状纳米线阵列,纳米刺球的直径分布在50~100μm之间;刺球上的纳米线为单斜晶系的Cu2S单晶,晶体生长方向为[-102];纳米线的平均直径为100nm,长度分布在20~50μm之间。合成的刺球状纳米线阵列具有良好的光吸收性能,反应20小时样品在可见光波长范围内(400~800nm)平均光吸收率达到了93%;反应30小时样品在可见光波长范围内(400~800nm)平均光吸收率达到了92%。同时两种刺球状纳米线阵列结构对于大的光线入射角仍然保持很高的光吸收性能,对光线入射角的变化不敏感。当入射光角度从0°增加到60°时,光吸收率仅下降3%,明显优于文献已报道的规则排列纳米线阵列的光吸收性能。本项研究合成方法简单,工艺可控,成本低,可以采用更广的基体材料。合成的纳米结构具有优良的综合光吸收性能,在光电领域有很好的应用潜力。     

化学气相沉积法制备GaN纳米线和纳米棒

采用浸渍法在未抛光的硅衬底上涂抹一层NiCl2薄膜,通过化学气相沉积法(CVD)制备出高质量的GaN纳米线和纳米棒.X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收光谱(FTIR)、选区电子衍射(SAED)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)的分析结果表明,采用此方法得到了六方纤锌矿结构的GaN单晶纳米线.通过扫描电镜(SEM)观察发现纳米线的形貌,纳米线的直径在50～200nm之间,纳米棒的直径在200～800nm之间.     

ZnO一维纳米材料的制备与表征

首先以乙醇为溶剂,乙酸锌为前驱体,油酸钠为表面修饰剂,采用溶液化学法,制得ZnO纳米粒子。以自制ZnO纳米粒子为基体,通过煅烧方法制备针状ZnO纳米线束。通过紫外-可见吸收光谱(UVVis)、荧光光谱(FL)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对合成的样品进行表征。结果表明,所合成ZnO纳米粒子样品UV-Vis吸收光谱在355nm给出ZnO纳米粒子的特征吸收峰,FL光谱显示在400和550nm处产生荧光发射。ZnO纳米粒子尺寸约为5nm且粒径分布较窄。自制ZnO纳米粒子样品经500℃煅烧后可得到针状ZnO纳米线束。纳米线为六方晶系纤锌矿结构ZnO单晶纳米线,长度约为10μm,直径约为100nm,长径比约为100,且具有良好的紫外发光性能。     

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。     

喷雾热解法在硅衬底上生长定向碳纳米管阵列(英文)

以向日葵油的甲基酯为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,Ar为载气,通过喷雾热解法在硅衬底上合成定向碳纳米管阵列。结果表明,在硅衬底上原位形成Fe催化剂纳米颗粒。由拉曼光谱、透射电镜图和X-射线衍射谱图显示所制定向碳纳米管阵列具有较好的石墨化程度,其直径为1 0～3 0 nm,管壁约为1 0 nm。所制定向碳纳米管阵列中残留的催化剂含量可以忽略。     

Co^2＋掺杂ZnO纳米线的制备与光学特性的研究

在十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂辅助下,通过水热合成法制备了Co2 掺杂ZnO纳米线.纳米线的直径为100～160nm,长度约为10μm.纳米线沿(001)方向生长.Co2 掺杂ZnO纳米线紫外-可见(UV-vis)吸收光谱曲线,显示掺杂的ZnO纳米线在200～300nm波段之间都有很强的紫外吸收,在波长360～370nm处显示很好的激子吸收,与体相的激子吸收峰(373nm)相比产生了蓝移.纳米线分别在385、409、433、462和495nm波段表现出发光特性,简略的讨论了其发光机制.