TiO2薄膜优化对染料敏化太阳电池性能的影响

纳米TiO2多孔薄膜微结构对染料敏化太阳电池(DSC)光伏性能有很大的影响。本文采用不同实验和测试方法研究和分析了溶胶-凝胶法制备纳米TiO2颗粒时的热处理温度、TiO2多孔薄膜厚度、纳米TiO2大颗粒光散射、TiCl4溶液处理和电沉积致密TiO2层对纳米多孔薄膜电极和染料敏化太阳电池光伏性能的影响,得到了最佳的优化条件,为纳米TiO2薄膜材料的批量化制作打下了良好基础。     

络合剂对制备TiO2薄膜的影响以及超亲水特征

采用溶胶-凝胶技术,以钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)为前驱体,加入乙酰丙酮(acac)和二乙醇胺(DEA)作为络合剂,在玻璃基片上制备了TiO2多孔薄膜。 通过SEM观察了多孔薄膜的表面形貌,探讨了样品在溶胶-凝胶及烧结过程中孔状结构的形成过程,并测量了薄膜的表面润湿性。 实验结果表明,单独以acac或DEA作为络合剂制备的涂膜十分致密和平坦,水接触角分别为20°和23°。 但以二者复合使用,由于低缩聚物迅速形成使溶液体系产生二相分离,随着二乙醇胺加入量的增加,两相完全分离所需的时间逐渐减少,在煅烧过程中溶剂挥发时,气体放出就出现了孔状结构,从而使表面具有更大的平均粗糙度。 多孔TiO2的涂膜在避光的条件下水接触角达6.5°。     

复合方式对MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜光电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同复合方式的系列多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)/TiO2纳米复合薄膜电极. 通过SEM表征了薄膜的表面形貌, 并测定了MWCNTs引入前后对TiO2晶型结构和光吸收性能的影响以及不同复合方式的纳米复合薄膜的光电化学特性. 结果表明, MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜表面形成无序多孔的形貌, 其光谱吸收边可拓展到可见光区; MWCNTs底层分布的纳米复合薄膜比纯TiO2表现出更好的光电活性, 而MWCNTs在表层分布及均匀分布的纳米复合薄膜的光电活性相对较差. 依据载流子分离原理探讨了不同复合方式对纳米复合薄膜光电性能的影响, 底层分布MWCNTs的纳米复合薄膜由于MWCNTs有效地收集传递电子并阻止载流子的复合从而提高了光电化学活性.     

TiO2-石墨烯光催化剂：制备及引入石墨烯的方法对光催化性能的影响

利用溶胶-凝胶法原位制备了二氧化钛/石墨烯(TiO2-GE)复合光催化剂,研究了纯TiO2以及不同方法制备的TiO2-GE复合光催化剂对亚甲基蓝及罗丹明B光催化降解性能。结果表明:石墨烯的引入提高了TiO2的光催活性,这主要是得益于石墨烯优异的电子传输性能及较好吸附特性。不同方法制备TiO2-GE复合催化剂的光催化活性也存在较大差别。原位制备的TiO2-GE复合光催化剂表现出最佳的光催化活性。     

TiO2-Al2O3复合氧化物负载NiMo加氢脱硫催化剂的研究

采用溶胶凝胶技术，从Al2O3载体的表面改性出发，制备了TiO2-Al2O3复合载体。采用此改性载体制备了NiMo／TiO2-Al2O3催化剂；用中压固定床微反装置考察了载体改性对制备的催化剂的噻吩加氢脱硫(HDS)活性的影响．用透射电镜、NH3-TPD及吡啶红外光谱法对改性载体和催化剂进行了表征．结果表明，经钛溶胶改性的载体制备的催化剂与原有载体制备的催化剂相比，催化剂活性提高了20％．改性载体表面负载的钛溶胶以纳米尺寸的TiO2微粒形态存在．     

TiO2修饰的镍基光电极的制备及光电化学性能

通过溶胶 凝胶法，直接在导电的金属镍基上制备多孔TiO2纳米薄膜，利用STM观察电极的表面形貌，所制TiO2粒径约为20～80 nm，随着烧结温度的升高，TiO2纳米薄膜表面孔的数量增多、孔径增大.用循环伏安法分析了电极的光电化学性能，结果表明，电极的光电响应随烧结温度的升高和薄膜厚度的增加而增大.     

纳米晶粒TiO2多孔微球的合成与表征

 钛酸四丁酯经酸性水解得到TiO2溶胶，将溶胶与苯酚混合后加入到正庚烷分散介质中，再滴加甲醛水溶液，通过反相悬浮聚合和溶胶－凝胶过程制备了聚合物与TiO2的复合微球．对复合微球进行焙烧处理，使聚合物分解，从而得到由纳米TiO2晶粒组成的多孔微球．以示差扫描量热法、热重分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和氮吸附等方法对TiO2多孔微球的物理性质进行了表征．结果表明，所得TiO2多孔微球主要由锐钛型TiO2纳米晶粒组成，晶粒尺寸为20～30nm；TiO2多孔微球的直径为200～500μm，比表面积为87．40m2／g，平均孔径为8．65nm，孔径的分布具有单分散特征．     

ZnO/TiO2复合涂层电极的制备及其光电性能

以氧化铟锡导电玻璃为基材,采用电泳沉积法制备负载型ZnO/TiO2复合涂层,经450℃后续烧结处理后,采用XRD、SEM、EDX和UV-Vis DRS对ZnO/TiO2复合涂层进行表征;在pH=7.00的磷酸盐缓冲溶液中,分别测试ZnO/TiO2复合涂层电极在紫外灯和100 W白炽灯辐照下的电化学阻抗谱、Tafel极化曲线和循环伏安等电化学性质。结果表明:ZnO以200~300 nm晶粒分散于复合涂层中,质量百分比为0.74%;ZnO/TiO2复合涂层在可见光区有一定的吸收;在可见光辐照下ZnO/TiO2复合涂层电极具有较好的光电活性,并对水的分解具有较强的光电催化活性。     

CeO2—TiO2复合纳米晶多孔膜的光电化学行为

用溶胶凝胶法制备了CeO2－TiO2复合纳米晶多孔膜电极，并用XRD及原子力显微镜（AFM）进行表征．通过光电化学研究，发现了CeO2-TiO2复合纳米晶电极光响应的p型和n型转换现象．结果表明，随着CeO2含量的不同及外电场的变化，CeO2－TiO2复合纳米晶电极可以呈现不同的光响应．     

模板-电泳沉积法制备TiO_2纳米棒

室温(约25℃)下,将钛酸四丁酯水解制得TiO2溶胶,利用电泳沉积法在氧化铝模板中填充胶体,经450℃煅烧处理,制备了TiO2纳米棒.用透射电子显微镜和X射线衍射仪对样品进行了表征.结果表明,所得到的TiO2纳米棒表面光滑、致密,直径约180 nm,具有锐钛矿型结构.     

硅球多层模板溶胶浸渍法制备有序多孔TiO2薄膜

采用垂直沉积法组装了平均球径为188 nm的三维有序二氧化硅微球阵列。以该阵列为模板，通过在TiO₂前驱体溶胶中多次浸渍热处理循环，随后采用超声辅助的NaOH溶液腐蚀去除硅球模板，制备了>20层厚的反转结构的二氧化钛多孔膜。该二氧化钛薄膜在550 ℃下热处理20 h其多孔结构保持不变，表明采用此方法制备的二氧化钛多孔膜具有较好的热稳定性。X射线衍射图表明550 ℃下热处理得到的是具有锐钛矿结构的二氧化钛多孔膜。透光光谱显示了光子带隙出现在～400 nm。通过SEM观察，二氧化钛多孔膜     

TiO_2纳米管阵列薄膜制备及生长机理的研究

本论文采用阳极氧化的方法,在NH4HF2+NH4H2PO4的混合水溶液中于室温下以金属钛为基体原位合成氧化钛纳米管阵列薄膜。讨论了电解液成分、外加电压、溶液的pH值对氧化钛纳米管阵列薄膜微观结构及形貌的影响,并建立了阳极氧化钛纳米管阵列薄膜的生长模型。氧化钛纳米管的结构与外加电压有很大的关系,只有电压在5～35V范围内才能制备出二氧化钛纳米管阵列薄膜,其管径随着电压的升高而增加,且管径范围为30～160nm。而薄膜的厚度与电解液有关,通过控制电解液的成分及pH值,可获得厚度为6.5μm的氧化钛纳米管阵列薄膜。     

Preparation and characterization of porous TiO_2/ZnO composite nanofibers via electrospinning

<正>Porous TiO_2/ZnO composite nanofibers have been successfully prepared by electrospinning technique for the first time.It was generated by calcining TiO_2/ZnCl_2/PVP[PVP:polyvinyl pyrrolidone)]nanofibers,which were electrospun from a mixture solution of TiO_2,ZnCl_2 and PVP.Transmission electron microscopy(TEM) and X-ray diffraction(XRD) analyses were used to identify the morphology of the TiO_2/ZnO nanofibers and a formation of inorganic TiO_2/ZnO fibers.The porous structure of the TiO_2/ZnO fibers was characterized by N_2 adsoption/desorption isotherm.Surface photovoltage spectroscopy(SPS) and photocatalytic activity measurements revealed advance properties of the porous TiO_2/ZnO composite nanofibers and the results were compared with pure TiO_2 nanofibers,pure ZnO nanofibers and TiO_2/ZnO nanoparticles.     

CNTs/TiO2多孔复合膜的组装及光催化性能

提出了一种在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃上组装碳纳米管(CNTs)/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂的新方法.采用喷涂热解法(SPD)将掺杂镍和铁的含有嵌段聚合物P123的二氧化钛前驱体溶胶涂覆在FTO导电玻璃上,制备Fe-Ni/TiO2多孔膜,再采用化学气相沉积法(CVD)在Fe-Ni/TiO2膜上原位生长CNTs,得到CNTs/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂.CNTs/Fe-Ni/TiO2复合膜具有多级孔结构特征,在TiO2表面原位生长的CNTs不但具有较好的石墨化结构,且CNTs较均匀地分布在整个膜层的孔中.考察了CNTs/Fe-Ni/TiO2复合膜光催化剂的结构和性能,并通过降解甲基橙溶液评价了复合膜的光催化活性.结果表明,CNTs的复合及铁和镍的掺杂等改性显著提高了TiO2膜材料的光催化活性.     

球形TiO2-Al2O3的制备、结构和理化性能研究

将Ti(SO₄)₂溶于稀盐酸合成酸性钛溶胶，再将其与铝溶胶和六次甲基四胺溶液混合后采用油柱成型法制备了球形TiO₂-Al₂O₃复合氧化物。通过XRD、低温氮吸附-脱附与NH₃-TPD等手段对样品进行表征，结果表明600 ℃焙烧得到的球形TiO₂-Al₂O₃中TiO₂以无定型形式存在;随TiO₂含量的增加，球形TiO₂-Al₂O₃的比表面积、孔容和平均孔径呈增加趋势;TiO₂的引入没有对球形TiO₂-Al₂O₃的强酸和弱酸中心的强度产生影响，弱酸中心数量显著增加，强酸中心数量稍有增加;球形TiO₂-Al₂O₃的堆密度和压碎强度随TiO₂含量的增加而减小，颗粒直径基本保持不变。     

酞菁与TiO2微粒间的光诱导电子转移相互作用

带有负电荷取代基的四磺化酞菁化合物与TiO2超微粒在溶液中通过静电相互吸引,能够形成基态复合物。通过吸收光谱和荧光光谱,计算了磺化酞菁与TiO2在溶液中的表现缔合平衡常数K.与相应的烷氧基取代酞菁化合物作比较,并通过单光子技术测定染料荧光寿命。结合荧光光谱,证明了磺化酞菁与TiO2在溶液中的缔合作用,有利于激发态酞菁染料向半导体TiO2的导带注入电子,从而发生分子间的电子转移反应,将磺化酞菁吸附在TiO2纳晶薄膜电极上,进行光电性能测试。结果表明,染料敏化TiO2纳晶薄膜电极光电响应的大小与染料在电极表面吸附的强弱有关。     

TiO2/SnO2复合光催化剂的耦合效应

采用改进的sol gel技术制备TiO2/SnO2耦合型半导体光催化剂,利用XRD、气相色谱 仪、粒度仪和表面光电压装置等研究了耦合型半导体光催化机理和光催化效率的影响因素, 并通过降解甲醛探讨其在空气污染治理中的作用.实验结果表明,添加20 ％(mol) SnO2的复 合半导体光催化剂,其光催化效率比纯TiO2高一倍以上.据实验结果和粒子紧密堆积原理,提 出强耦合效应和弱耦合效应的光催化反应模型,并用此模型较好地解释了TiO2/SnO2复合型半 导体光催化剂的光催化效率随SnO2含量变化规律.     

微乳法制备纳米TiO2 /SiO2的结构及光催化研究

Nanosized TiO₂ and TiO₂/SiO₂ particles were prepared by hydrolysis of tetrabutyl titanate (TBOT) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) in the TX-100 reverse microemulsion. These particles were characterized by TG-DSC, XRD, FTIR, TEM，N₂ adsorption-desorption. Their photocatalytic activity was tested by degradation of methyl orange. The result shows that TiO₂/SiO₂ nanoparticles are with a monodispersed spherical phase and a uniform size distribution，and TiO₂ particles are dispersed on the surface of SiO₂. The band for Ti-O-Si vibration in FTIR was observed, the Ti-O-Si bond increased the stability of anatase TiO₂, suppressed the phase transformation of titania from anatase to rutile. And due to the addition of SiO₂, the average size of titania decreased from 38 nm in pure TiO₂ to 5 nm in TiO₂/SiO₂. It was found, under UV light irradiation, TiO₂/SiO₂ particles showed higher activity than pure TiO₂, and TiO₂/SiO₂(1/1) particles showed the highest photocatalytic activity on the photocatalytic decomposition of methyl orange, which was influenced by crystal structure, particle size, crystallinity and Surface area Characteristics.     

High lithium electroactivity of hierarchical porous rutile TiO2 nanorod microspheres

Here we report on the hierarchical porous rutile TiO₂ nanorod micospheres as an anode material for lithium-ion batteries. The resulting hierarchical porous rutile TiO₂ nanorod microspheres possessed much higher reversible capacity, cycling stability and rate capability than nanosized rutile TiO₂ previously reported in the literatures. These good electrochemical performances may be attributed to the facile diffusion of Li⁺ ions from outside through the porous channels into the TiO₂ nanorods in the microspheres and the high electrode–electrolyte contact area offered by hierarchical porous microspheres with a large specific surface area.     

TiO2纳米管阳极氧化制备机理及热处理对其影响

采用阳极氧化方法,在NH4F+H2O的乙二醇溶液体系下制备了TiO2纳米管列阵薄膜,建立了TiO2纳米管列阵薄膜的"电场诱导"生长模型。TiO2纳米管的管形结构形成与TiO2的半导体性质相关。纳米管表面吸附的纳米粒子与管壁间空间有关系。经过退火处理的纳米管管口由12~14个直径为25~35 nm的纳米颗粒团聚体组成,600℃时,纳米管结构已被破坏。经过300~600℃之间不同温度处理后的TiO2纳米管呈现锐钛矿晶态,比表面积随温度升高呈下降趋势。