AgX(Cl,Br)-TiO_2复合材料光电化学研究

以阳极氧化法制备的高度有序TiO_2纳米管阵列作为基底,用沉积法在TiO_2纳米管上复合Ag Cl和Ag Br纳米颗粒形成Ag X-TiO_2异质结。采用XRD、FESEM等分析结果表征,结果表明:Ag Cl以厚度为50 nm、长度为1?m的片状结构堆叠分布,Ag Br的沉积过程较温和,沉积速度相对更慢,均匀分散在TiO_2纳米管表面;随着沉积次数增加,纳米管阵列表面形貌发生改变。光电化学研究表明:样品经过复合Ag Br后,可以有效提高TiO_2纳米管阵列的光电转化效率,当Ag Br沉积1次时,其光电转化效率达到2.67%,而复合的Ag Cl对于TiO_2纳米管阵列的光电效率改善效果欠佳。     

Ag-CNTs-TiO_2纳米纤维在可见光区的光电转换性能研究

基于静电纺丝技术制备尺寸均一、性能稳定的Ag-碳纳米管(CNTs)-TiO_2复合纳米纤维。结合了纳米银颗粒的表面等离激元共振效应,有效提高了复合材料对于可见光的吸收,此外,CNTs的掺入,可以加速电子在复合材料内部的传递,降低光生电子-空穴对的重合几率。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和X射线能谱仪(EDS)对复合纤维进行了表征,结果证明产物为Ag-CNTs-TiO_2复合纳米纤维,且纤维分散性好、长径比大,同时掺杂均匀,实验重复性好。相比较于TiO_2和TiO_2-Ag纳米纤维,Ag-CNTs-TiO_2纳米纤维的光电转换性能明显提高。研究了CNT掺杂量对复合材料光电转换效果的影响,结果表明:掺杂10%(wt,质量分数,下同)Ag和15%CNTs的Ag-CNTs-TiO_2复合纳米纤维光电转换效率最高。     

Ag/TiO2纳米管阵列等离子体光催化剂的制备及性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO_2复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO_2纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO_2纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO_2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO_2复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。     

纳米晶TiO_2工作电极厚度对染料敏化太阳能电池性能的影响

喷涂法是制备二氧化钛(TiO_2)薄膜的常用方法之一。通过控制喷涂时间制备不同厚度纳米晶TiO_2薄膜,将其作为染料敏化电池(DSSCs)光阳极进行电池组装。通过测定光电转化效率IPCE、I-V曲线等电池性能指标探究不同厚度纳米晶TiO_2薄膜对DSSCs性能影响,结果发现,纳米晶TiO_2薄膜厚度增加有利于提高DSSCs短路电流;DSSCs光电转换效率η呈现先增加后减少的趋势,当喷涂时间从2min增加到6min,由2.68%升高至4.48%,提高了66.76%;当喷涂时间由8min增加至12min,转换效率出现略微下降,上述工作的开展对于优化DSSCs的性能具有一定的现实意义。     

基于Pechini溶胶–凝胶法的染料敏化太阳能电池的优化

采用Pechini溶胶–凝胶法一步反应工艺制备功能型的TiO_2薄膜,基于界面电荷复合效应探讨Pechini型TiO_2膜厚对电池光电性能的影响机制,并通过膜厚调控对电池性能进行优化。采用UV-Vis、电化学阻抗谱以及暗态I-V测试,系统研究了TiO_2膜厚对染料吸附量、界面电子复合过程以及电池光电性能的影响规律。结果表明,随着TiO_2膜厚增加,染料吸附量增加引起电池光捕获效率和光电流增加;同时,TiO_2膜中的电子寿命缩短,TiO_2/电解质界面的电子复合几率增大导致电池光电压下降。上述综合作用使得电池效率先增加后减小,并在膜厚为10.7μm时,光电转化效率达到最佳值7.75%(相同工艺条件下常规方法为6.56%)。     

Cu_2O敏化ZnO纳米棒的制备及其对光电性质的影响

以透明导电玻璃(FTO)为基底,采用电化学沉积法制备了Cu_2O敏化的ZnO纳米棒阵列复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨电镜(HRTEM)、电化学工作站研究了不同Cu_2O沉积时间对复合薄膜的晶体结构、形貌、光电性质的影响。结果表明,电化学沉积的Cu_2O纳米晶可以与ZnO纳米棒形成异质结,提高ZnO纳米薄膜的光电转换效率,当Cu_2O的沉积时间为5min时,Cu_2O敏化ZnO纳米棒薄膜的光电转换效率最高。     

PW_(12)/MoS_2复合材料的制备及其光催化性能

首先采用水热法合成了球花状硫化钼(MoS_2),并将其与磷钨杂多酸(PW_(12))复合,采用SEM、XRD、EDS、FT-IR和UV-DRS等手段对复合材料(PW_(12)/MoS_2)进行了表征和分析。以刚果红为目标降解物,对PW_(12)/MoS_2的光催化性能进行研究,探究了催化剂用量对复合材料光催化降解性能的影响。研究结果证明:PW_(12)/MoS_2复合材料的带隙宽度为2.46 eV。与单独MoS_2相比,MoS_2和PW_(12)复合后,增强了光生电子-空穴的分离,光催化活性有明显提高。经过120min的光照后,对刚果红的降解效率为由38.70%提高到69.76%。此外,样品二次使用时,其光催化活性仍然能够保持63.87%。     

基于高长径比TiO_2纳米线的染料敏化太阳能电池光阳极的制备

采用搅拌水热法制备超长可弯曲的TiO_2纳米线,探索搅拌水热工艺对TiO_2纳米线结构和形貌的影响规律。在此基础上,构筑TiO_2纳米线/TiO_2纳米颗粒复合光阳极,研究了TiO_2纳米线含量对DSSC光电性能的影响。结果发现:当搅拌速率为800 r·min~(-1)时,反应24 h可得到高长径比的TiO_2纳米线。基于TiO_2纳米线优异的电子传输性能和散射效应,复合光阳极DSSC电池性能得到较大提升:当TiO_2纳米线的含量从0%增加到20%时,传输电阻R_t由5.98Ω·cm~2减小为3.79Ω·cm~2,电子扩散长度L_e从22.66μm增加到45.98μm,电池转换效率升高到5.26%,提高了22.9%。而随纳米线含量继续增加,低染料吸附量导致电流和光电转换效率降低。     

SrTiO_3/TiO_2复合薄膜的制备及其光电性能研究

采用电化学-水热技术,以Sr(OH)_2为锶源,TiO_2纳米管阵列为钛源,制备了SrTiO_3/TiO_2阵列复合薄膜,考察了水热时间对薄膜的组成、结构和光电性能的影响。结果表明,水热2h可以得到结晶度高、具有良好光吸收性能和光电转换性能的SrTiO_3/TiO_2复合薄膜,其光电流密度高达55μA/cm~2,是纯TiO_2纳米管阵列膜的2.5倍。     

TiO2纳米管负载改性方法研究进展

TiO_2纳米管作为一种几何结构规整、稳定性高、无毒的半导体光催化剂,受到科研人员的广泛关注。由于TiO_2纳米管禁带宽度较宽,因此对可见光的吸收利用受到限制,光生电子-空穴对的再复合使得TiO_2纳米管光生电子利用率较低。元素负载改性法可显著提高TiO_2纳米管光生电子利用率并拓宽其光吸收范围,而元素负载方法是成功实现元素负载并调控TiO_2纳米管反应活性的重要手段之一。综述了浸渍法、电化学沉积法、光化学沉积法、化学气相沉积法、离子溅射法和化学浴沉积法等用于负载改性TiO_2纳米管的方法,并展望了其未来发展方向。     

低温ALD沉积Al掺杂TiO_2薄膜性能的研究及在钙钛矿太阳电池上的应用

以四异丙醇钛、三甲基铝和去离子水分别为钛源、铝源和氧源,低温条件下用原子层沉积(ALD)技术在FTO导电玻璃上制备TiO_2薄膜和掺杂不同比例元素Al的TiO_2(ATO)薄膜,并将其作为光阳极用于平面钙钛矿太阳电池。测量TiO_2和不同Al比例掺杂的ATO薄膜X射线衍射,研究掺杂比对TiO_2晶格的影响。同时,以FTO导电玻璃为基底在TiO_2(或ATO)薄膜上沉积Al做电极制备FTO/TiO_2/Al和FTO/ATO/Al,测量它们的I-V曲线,研究Al掺杂对TiO_2薄膜导电性能的影响。最后,以TiO_2和掺杂比为1:120制备的ATO为光阳极,组装成钙钛矿太阳电池器件FTO/TiO_2(或FTO/ATO)/CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/spiro-OMETAD/Au,测量电池J-V特性曲线。与TiO_2为光阳极器件相比,掺杂比为1:120的ATO基器件开路电压从0.89提高到1.01 V,填充因子从59%提高到64%,光电转换效率由9.26%提高到11.31%。发现少量Al掺杂不会改变TiO_2薄膜晶型结构,但是会改变TiO_2电阻。     

离子修饰对介孔纳米TiO_2膜电极及其DSSC性能的影响

采用光电化学测试技术考察了金属离子修饰对介孔纳米TiO_2(m-TiO_2)膜电极及其DSSCs性能的影响。结果表明,浸渍法形成的金属氧化物微晶既能覆盖在m- TiO_2多孔膜表面,又能夹杂于m-TiO_2纳米颗粒之间。表面微晶可以抑制m-TiO_2多孔膜的塌陷和表面态电子陷阱的形成,从而降低界面电子转移电阻;而夹杂于颗粒间的微晶则起到阻止电子传输的作用,提高电子传输电阻。通过优化离子修饰条件,可以在一定程度上改善DSSC的光电转换效率。     

基于TiO_2/CdS量子点/CuSCN的全固态柔性太阳能电池

采用导电PEN作为柔性基底,在上面沉积TiO_2多孔薄膜衬底;采用简单的化学浴法在TiO_2多孔薄膜上沉积CdS量子点作为光敏化剂,得到光阳极。在光阳极上用水热沉积法沉积CuSCN,作为固态电解质。将阳极与电解质组装成固态柔性太阳能电池,得到光电转化效率为1.54%。在分别经过30°、45°、60°弯折处理后,光电转化效率分别保持为原来的97%、98%、96%,表现出良好的柔性特征。     

不同形貌Ag修饰TiO_2的制备及其光催化性能研究进展

TiO_2凭借其优越的光催化性能,在环境治理方面得到了广泛应用。为了增加纯TiO_2的可见光利用率以及提高其量子效率,Ag修饰TiO_2得到了广泛的研究。根据光催化剂形貌分类,综述了近年来Ag修饰TiO_2微粒、薄膜、纳米管、纳米线的制备工艺以及光催化性能研究,并展望了Ag改性后的TiO_2应用前景。     

用于染料敏化太阳能电池的多壁碳纳米管基对电极的制备与表征(英文)

经酸化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)与纳米石墨复合后沉积在FTO导电玻璃基底上制备出染料敏华太阳能电池薄膜对电极。利用SEM、TEM、EDS与IR光谱对其进行表征。以Mg O掺杂的Ti O2薄膜为光阳极对电池通过循环伏安法(CV曲线)、电化学阻抗谱(EIS)和伏安特性曲线(J-V)进行光电性能分析。结果表明:酸化处理的MWCNTs与纳米石墨复合对电极展现出优异的光催化性能,有利于电池光电性能的提高。电池开路电压及短路电流密度分别可达0.53 V、4.67 m A/cm2,其光电转换效率达到4.10%,与铂对电极的性能相当。     

P3HT及CTCHT修饰纳米TiO2的光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了聚3-己基噻吩(P3HT)及3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)修饰纳米结构TiO2电极的光电转换性质。结果表明,经修饰后的纳米TiO2电极光电流明显增强,光电转换效率得到明显提高。在复合膜电极中存在p-n异质结,异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离,降低了电荷的反向复合几率,提高了光电转换效率。     

离子束辅助真空电弧沉积TiO_(2-x)N_x薄膜及抗菌性能研究

采用离子束辅助真空电弧沉积技术在玻璃衬底上制备了氮掺杂的TiO_2薄膜样品,通过X射线衍射(XRD)、XPS以及UV-Vis分光光度计等测试手段对离子束辅助沉积样品的结构、表面成分及抗菌活性进行了分析,研究了经离子束辅助沉积氮掺杂的TiO_2薄膜的抗菌性能。结果表明:离子束辅助沉积的氮掺杂的TiO_3薄膜为非晶态结构,热处理后向锐钛矿转变,出现(101)面的择优取向。离子束流越大,TiO_(2-x)N_x薄膜红移的越少;抗菌活性随着离子束流的增加而减弱,但离子束辅助沉积的掺氮TiO_2薄膜抗菌活性均比传统真空电弧沉积的薄膜抗菌活性高。离子束辅助沉积的掺氮TiO_2薄膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌自然光照的抑菌率的抗菌率均可达99.9%以上。     

TiO_2/微波还原石墨烯阳电极的制备及光电性能研究

采用改良Hummers法和微波还原法制备石墨烯,将得到的石墨烯与TiO_2混合,并以此作为阳电极材料组装得到染料敏化太阳能电池(DSSCs)。通过XRD和荧光光谱对所制备的阳电极材料进行表征,并通过伏安曲线和电化学阻抗谱分析电池性能。结果表明,添加石墨烯可提高DSSCs的性能,其原因可归结于添加石墨烯后,阳电极表面吸附和沉积的染料量增加,从而使电池激发态电子数量增多所致。在模拟太阳能光源(AM 1.5)下,当石墨烯添加量为40μL(0.5mg/LmL)时,DSSCs的性能达到最佳。其短路电流、开路电压、填充因子和光电转换效率分别达到10.28、0.68V、47%和3.33%mA/cm~2。与以纯TiO_2作阳电极而组装得到的DSSCs的光电转换效率(2.27%)相比,其光电转换效率提高了46.70%。     

阻挡层薄膜对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度的TiO2溶胶,通过旋转涂覆法在光阳极导电玻璃基底上制备了阻挡层薄膜,以此来阻止导电玻璃基底上光生电子与电解液中I-3的复合,提高了染料敏化太阳能电池(DSSC,dye-sensitized solar cells)的光电转换效率.研究了不同TiO2溶胶浓度及阻挡层厚度对DSSC光电性能的影响.结果表明,由于阻挡层的引入有效地提高了DSSC的光电性能,最高光电转换效率达到了5.30%,比无阻挡层的DSSC的光电转换效率提高了大约27%.     

Ag纳米粒子在一维壳核式P3HT/CdS/TiO_2太阳电池中的应用

采用水热法在FTO导电玻璃上生长TiO_2纳米棒阵列膜,然后在CdCl_2和Na_2S水溶液中循环浸泡反应制备CdS/TiO_2壳核式纳米结构,利用电化学方法于光敏层CdS中引入了贵金属Ag纳米粒子,并将Ag纳米粒子沉积于两层CdS纳米晶壳层之间形成三明治结构,以避免Ag纳米颗粒直接暴露成为光生电荷的复合中心。在不同CdS/Ag/CdS光敏层厚度的TiO_2纳米阵列中旋涂P3HT薄膜组装杂化太阳电池,探索了Ag纳米粒子沉积量对电池光吸收性能及光伏性能的影响。结果表明,在光敏层中适量电沉积Ag纳米粒子电池光电转换效率可以达到0.13%,与没有贵金属沉积的电池结构相比可以提高28%。