电沉积二氧化钛纳米微粒膜的光电化学性能和表面形貌研究

采用光电流谱、透射光谱和扫描微探针显微镜技术对电沉积法制备的二氧化钛纳米微粒膜的光电化学性能和表面形貌进行了研究.结果表明,不同制备条件下的二氧化钛纳米微粒膜具有与紧密的半导体电极不同的光电化学性质,并探讨了其光电化学性能与表面形貌的关系.     

金属和半导体纳米微粒薄膜的制备

由于金属、半导体纳米微粒在光物理、光化学、光催化等方面具有突出的性能,因此如何将金属、半导体纳米微粒通过某些方式构建成某些薄膜材料,对实现纳米微粒在分子器件和光电器件方面的应用具有重要的意义.本文以制备方法为主线,介绍了几种构建金属、半导体纳米微粒薄膜的基本方法,对其中一些重要的问题进行了比较详细的讨论.     

导电聚合物-半导体纳米颗粒自组装膜(Ⅱ)——光电化学性质

研究了层层自组装技术制备的导电聚合物SPAn/纳米硫化镉复合膜的电化学和光电化学性质。单层SPAn膜在0.1mol/L的LiClO₄/乙腈电解液中有弱的阴极光电流效应,为p型半导体;化学沉淀CdS膜为n型半导体。复合膜PSS/Q-CdS仅有阳极光电流效应,为CdS的n型半导体。自组装复合膜SPAn/Q-CdS有两种不同类型的光电响应,在阴极区(导电聚合物SPAn处于未掺杂状态)具有阴极光电流,在阳极区(SPAn处于导电状态)具有阳极光电流;导电聚合物的电化学状态对复合膜的光电化学性质有决定性作用。     

CdS纳米微粒在LB膜层隙聚集形态的AFM观察

用LB技术制备纳米微粒与超薄有机膜的复合膜是近年来值得注意的研究进展＊．利用该方法所制备出的材料既具有纳米粒子所特有的量子尺度效应，又具有LB股的分子层次有序、股厚可控以及易于组装等特点．它可用来制备结构可控的有机无机交替膜．而且，通过改变LB膜成膜材料和制备条件还可改变纳米粒子的光电特性．因此它在微电子学、光电子学、非线性光学及传感器等研究领域有着十分广阔的应用前景问．纳米微粒的聚集形态及LB膜在生成纳米微粒后的结构变化对材料的特性有着很大的影响．但采用一般的电镜技术或光谱分析手段均不能在实空间和…     

聚合物在纳米半导体材料中的应用

半导体纳米材料在光、电、磁、催化等方面具有不同于本体的一系列特性。在纳米材料及其器件制备中，聚合物有着重要的应用。它不仅可以有效地稳定纳米晶粒尺寸，而且可以钝化表面，增强纳米微粒的发生效果。而纳米半导体对光导聚合物的光电行性也有增强作用。将电致发光聚合物与纳米半导体微粒组合而成双层异质结FL器件，可提高器件效率和寿命，甚至可以构成光导与电致发光双功能器件。     

半导体复合纳米粒子的制备,性质及在光电转换方面的应用

介绍了半导体复合纳米粒子的制备方法,光谱性质、光电催化特性和光电化学性质以及在光电太阳能转换方面的应用。     

高性能黑色纳米二氧化钛材料研究

二氧化钛是最重要的光电半导体材料之一, 纳米二氧化钛作为最重要的光催化剂所面临的巨大挑战是无法吸收可见光而导致太阳能利用效率低下. 拓展二氧化钛的光谱响应范围是提高其太阳能利用效率的关键. 最近发展的可以有效吸收可见光的黑色二氧化钛受到广泛关注, 我们针对黑色纳米二氧化钛材料展开了一系列工作, 发展出多种黑色二氧化钛材料的制备方法, 获得了太阳能高吸收、 高效光催化的材料. 本文综合了我们的部分研究工作, 概述了所制备黑色纳米二氧化钛的物化性质、 制备方法及其应用, 并提出了该材料的研究方向.     

高性能黑色纳米二氧化钛材料研究（英文）

二氧化钛是最重要的光电半导体材料之一,纳米二氧化钛作为最重要的光催化剂所面临的巨大挑战是无法吸收可见光而导致太阳能利用效率低下.拓展二氧化钛的光谱响应范围是提高其太阳能利用效率的关键.最近发展的可以有效吸收可见光的黑色二氧化钛受到广泛关注,我们针对黑色纳米二氧化钛材料展开了一系列工作,发展出多种黑色二氧化钛材料的制备方法,获得了太阳能高吸收、高效光催化的材料.本文综合了我们的部分研究工作,概述了所制备黑色纳米二氧化钛的物化性质、制备方法及其应用,并提出了该材料的研究方向.     

纳米二氧化钛的水热法制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

分别在盐酸和冰醋酸溶液中水解钛酸四正丁酯,得到前驱体,通过水热法制备锐钛矿型二氧化钛纳米晶体.以纳米二氧化钛为电子传输体组装染料敏化电池,通过XRDI、CP、DRS、TEM、SEM和电池的光电性能测试,研究制备的二氧化钛对电池光电性能的影响.结果表明,水热反应温度对染料敏化太阳能电池光电性能有较大影响,在有机酸介质中制备的二氧化钛具有较高的光电转换效率.     

纳米TiO2电极的特殊光电化学响应

应用涂膜法、电沉积法和溶胶-凝胶法制备纳米TiO2电极.实验发现,纳米TiO2具有特殊的光电化学响应,其光电流~电位变化出现光电流峰,这一特殊的光电化学性质乃与纳米半导体电极的纳米结构及其特殊的光诱导氧化还原反应机理密切相关.     

二氧化钛和三氧化二铁复合纳米晶电极的光电化学性质

研究了以不同方式相互修饰的Fe2 O3和TiO2 纳米晶电极的光电化学行为 (包括离子的相互掺杂 ) .在不同的入射光波长下 ,瞬态光电流谱显示Ti4 掺杂的Fe2 O3电极呈现n型半导体的特性(阳极光电流 ) ;以不同方式经Fe2 O3包覆的TiO2 电极由于能级的不匹配 ,在整个的波长测量范围内没有光响应 ;而对Fe3 离子掺杂的TiO2 电极和经TiO2 修饰 (包覆或偶联 )的Fe2 O3纳米晶电极则呈现出p n共存特性 ,甚至个别的电极表现出纯粹的p型半导体的特性 .这些现象可以从p型微区的形成得到解释 .     

TiO2包覆不同微结构纳米碳纤维薄膜电极的光电化学性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2包覆不同微结构的纳米碳纤维(Carbon nanofibers, CNF), 包括板式纳米碳纤维(Platelet-CNF, PCNF)和鱼骨式纳米碳纤维(Fish-bone-CNF, FCNF)的复合薄膜电极. 用光电流作用谱和光电流-电势图等方法研究了复合薄膜电极的光电化学性能. 研究结果表明, 复合薄膜电极表现出n型半导体特征, 薄膜中CNF的存在有助于光生电子和空穴有效地分离, 提高了光电转换效率, TiO2包覆PCNF薄膜电极在可见光范围内存在明显的光电响应.     

TiO2/ZnO薄膜电极中光生电子的传输及其在太阳电池中的应用

制备了TiO2纳米颗粒和ZnO纳米棒混合的多孔薄膜电极, 利用瞬态光电压技术研究了染料敏化TiO2/ZnO薄膜中光生载流子的传输特性. 实验结果表明, ZnO纳米棒增加了薄膜中自由电子扩散速率, 减小了复合几率, 改善了能量转换效率.     

CuS/TiO2纳米管异质结阵列的制备及光电性能

利用水热反应制备了CuS/TiO2纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段表征了异质结阵列的表面形貌和晶体结构.电流-电压曲线结果表明,CuS/TiO2纳米管异质结阵列具有明显的整流效应.根据表面光电压谱和相位谱,在376～600 nm之间,CuS/TiO2纳米管异质结阵列表现为p型半导体特征,电子在表面聚集;在300～376 nm之间表现为n型半导体特征,空穴在表面聚集;在376 nm处异质结阵列的表面光伏响应为零.CuS/TiO2和CuS/ITO之间界面电场的不同导致异质结在不同波长范围内表面电荷聚集的差异.光电化学性能测试发现,以CuS/TiO2纳米管异质结阵列为光阳极组成的光化学太阳电池,在大气质量AM 1.5G,100 mW/cm2标准光强作用下具有0.4%的光电转换能力.     

聚3-甲基噻吩修饰量子点硫化铅连接TiO2纳米结构膜的光电化学研究

采用原位化学法在纳米结构TiO2电极上制备了量子点PbS(Q-PbS), 并用电化学方法在TiO2/Q-PbS表面聚合3-甲基噻吩[poly(3-Methylthiophene), PMeT]. 研究结果表明, PMeT和Q-PbS单独修饰纳米结构TiO2电极和PMeT修饰Q-PbS连接纳米结构TiO2电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动; 在可见光区光电转换效率均比纳米结构TiO2的光电转换效率提高显著; PMeT与Q-PbS修饰的纳米结构TiO2之间存在p-n异质结. 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 提高了光电转换效率.     

制备条件对PANI/PATP/Au和TiO_2-PANI/PATP/Au膜光电化学性能的影响

应用电化学方法在不同条件下制备聚苯胺 (PANI)膜和TiO2 -PANI复合膜 ,并对其光电化学性能进行研究 .实验表明 ,制备条件是影响膜光电化学性能的重要因素 .对氨基硫酚 (PATP)的组装有利于改善PANI膜的附着力 ;部分氧化态PANI膜的光电化学响应明显优于还原态和氧化态PANI膜的光电化学响应 ;部分氧化态PANI膜的厚度对其光电化学性能有一最佳值 ;热处理虽然有利于改善TiO2 的光电化学性能 ,但温度太高 ,将破坏PANI膜的表面结构 ,对于TiO2 -PANI复合膜有一最佳的热处理温度 .优化制备条件大可改善TiO2 -PANI复合膜和PANI膜的光电化学性能     

不同取代基卟啉衍生物敏化纳米TiO2多孔膜电极的光电性质研究

采用含有不同取代基的卟啉衍生物四羟基苯基卟啉(THPP)和四羧基苯基卟啉(TCPP)分别对纳米TiO2多孔膜电极进行敏化.对两种敏化电极进行了UV-Vis光谱、FTIR光谱和X射线光电子能谱(XPS)测试.结果表明,TiO2与TCPP的作用比与THPP的作用强.在相同浸泡条件下,TiO2电极吸附TCPP的量大于吸附THPP的量.将两种敏化电极分别组装成光电化学电池,从正背两个方向照射光电池,研究它们在不同照射方向下的光电流响应.从光电化学电池的I-V曲线计算TCPP敏化的光电化学池的总光电转换效率(η)为0.13%,而THPP敏化的光电化学电池的η为0.06%.     

Extending the photoresponse of TiO2 to the visible light region: photoelectrochemical behavior of TiO2 thin films prepared by the radio frequency magnetron sputtering deposition method

TiO(2) thin films prepared by a radio frequency magnetron sputtering (RF-MS) deposition method were found to show an enhanced photoelectrochemical response in the visible light region. By controlling the temperature and the gaseous medium during the deposition step, it was possible to control the properties of these films. The photoelectrochemical behavior of the sputtered TiO(2) thin films was compared with that of a commercial TiO(2) sample, and the sputtered films showed higher incident photon to the charge carrier generation efficiency (IPCE of 12.6% at 350 nm) as well as power conversion efficiency (0.33% at 1.84 mW/cm(2)) than the commercial TiO(2) sample. Femtosecond transient absorption spectroscopy experiments have revealed that a major fraction of photogenerated electrons and holes recombine within a few picoseconds, thus limiting photocurrent generation efficiency. The mechanistic insights obtained in the present study should aid in designing semiconductor nanostructures that will maximize the charge separation efficiency and extend the response of the large band gap semiconductor TiO(2) into visible light regions.