TiO2与ZnO复合纳米结构电极的光电化学研究

利用尿素加压共沉淀法以Ti(SO4)2与Zn(NO3)2为原料制备了TiO2-ZnO复合纳米粒子, 其纳米结构电极的光电化学研究结果表明, 反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的复合纳米结构电极的光电转换效率最高. 对吸附染料RuL2(SCN)2∶2TBA的纳米结构TiO2和各种复合纳米粒子的纳米结构电极进行光电研究的结果表明, 染料对各纳米结构电极都起到了敏化作用, 其中也是由反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的纳米结构电极的光电转换效率最高. 对聚3-甲基噻吩修饰的纳米结构TiO2和摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧的复合纳米粒子构成的纳米结构电极进行光电性能研究, 结果表明, 聚3-甲基噻吩与半导体纳米粒子之间存在p-n结, 在一定条件下p-n结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 从而提高了光电转化效率.     

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表征了薄膜的表而形貌,并测定了MWCNTs引人前后对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.     

N3敏化Ho3+离子修饰TiO2纳米晶电极的光电化学性质

研究了Ho3+离子表面修饰对TiO2纳米晶电极光电性能的影响. TiO2表面氧化钬的存在一方面降低了染料和TiO2之间的电子注入速率, 而另一方面它也能够抑制电荷复合. 结果表明, 在TiO2纳米晶薄膜表面修饰一定厚度的Ho3+离子层, 在电极表面就形成了一个势垒, 能够有效抑制电极表面的电荷复合, 从而提高了染料敏化太阳能电池的光电压和光电转化效率. 在93.1 mW·cm-2白光照射下, TiO2/Ho-0.1 和TiO2/Ho-0.2(0.1 和0.2分别是修饰TiO2电极的Ho3+溶液的浓度, 单位是mol·L-1)两个电极的光电转化效率分别达到8.3%和7.6%, 与TiO2电极(7.2%)比较, 分别增大了15%和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.     

N3敏化Ho~（3＋）离子修饰TiO2纳米晶电极的光电化学性质

研究了Ho3+离子表面修饰对TiO2纳米晶电极光电性能的影响.TiO2表面氧化钬的存在一方而降低了染料和TiO2之间的电子注入速率,而另一方面它也能够抑制电荷复合.结果表明,在TiO2纳米晶薄膜表面修饰一定厚度的HO3+离子层,在电极表面就形成了一个势垒,能够有效抑制电极表面的电荷复合,从而提高了染料敏化太阳能电池的光电压和光电转化效率.在93.1 mW·cm-2白光照射下,TiO2/Ho-0.1和TiO2/Ho-0.2(0.1和0.2分别是修饰TjO2电极的Ho3+液的浓度,单位是mol·L-1)两个电极的光电转化效率分别达到8.3%和7.6%,与TiO2电极(7.2%)比较,分别增大了15%和5%.     

Ru(II)染料与聚3-甲基噻吩复合敏化纳米结构TiO_2电极的光电化学研究

利用光电流作用谱、循环伏安等光电化学方法研究了染料RuL2(SCN)2:2TBA(L=2,2'-bipydine-4,4'-dicarboxylicacid)与聚3-甲基噻吩(P3MT)复合敏化电极的光电化学性质.RuL2(SCN)2:2TBA/P3MT复合敏化TiO2纳米晶多孔膜电极比染料RuL2(SCN)2:2TBA敏化TiO2纳米结构电极的光电转换效率大幅度提高.复合敏化电极中存在p-n异质结有效地抑制了电子的反向复合,减少了电子的损失.     

TiO2纳米片/巢状分级结构纳米阵列薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热合成法在氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃基底上得到TiO2纳米阵列薄膜,并进一步通过NaOH溶液水热处理制备了由巢状纳米阵列及纳米片覆盖层构成的TiO2纳米阵列分级结构一体化薄膜.采用场发射扫描电镜(FE-SEM),X射线衍射(XRD),紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱和吸收光谱技术对TiO2薄膜的结构和性质进行表征.FE-SEM结果表明:分级结构TiO2薄膜膜厚为1.5μm,薄膜由一层纳米片覆盖层(约0.2μm高)和一层巢状纳米阵列层(约1.3μm高)组成.XRD谱图表明TiO2薄膜为锐钛矿相.UV-Vis光谱显示分级结构TiO2薄膜具有较强的光捕获能力和染料吸附能力.TiO2纳米片/巢状分级结构纳米阵列薄膜作为光阳极,可有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率,其短路电流(Jsc)为7.79mA·cm-2,开路电压(Voc)为0.80V,填充因子(FF)为0.40,光电转换效率(η)为2.48%,其光电转换效率较TiO2纳米阵列薄膜提高了近10倍.     

两种菁类染料复合敏化TiO_2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为.结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线,确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置.结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区.复合敏化降低了染料Cy3 在电极吸附时的聚集程度,使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%,复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%,分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069 和1.229倍.     

两种菁类染料复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为. 结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线, 确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置. 结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配, 复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流, 使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区. 复合敏化降低了染料Cy3在电极吸附时的聚集程度, 使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%, 复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%, 分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069和1.229倍.     

SnO2-TiO2薄膜载体对Au-Pt纳米颗粒电化学性能的影响

采用真空镀膜法在玻碳(GC)电极表面修饰SnO2-TiO2薄膜, 在SnO2-TiO2/GC复合电极表面组装Au-Pt双金属纳米颗粒, 制得Au-Pt/SnO2-TiO2/GC复合电极. 通过循环伏安法(CV)研究了SnO2-TiO2薄膜载体对Au-Pt双金属纳米颗粒电化学性能的影响; 采用扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对Au-Pt在SnO2-TiO2薄膜沉积的形貌及结构进行了表征. 研究结果表明, 10 nm的Au-Pt双金属纳米颗粒均匀地组装于SnO2-TiO2薄膜表面; SnO2-TiO2薄膜载体改善了复合电极抗CO中毒能力; Au-Pt双金属合金的形成提高了Pt 对甲醇氧化的电催化能力, SnO2-TiO2薄膜载体又使Pt纳米粒子d空轨道增多, 提高了Au-Pt双金属纳米颗粒的稳定性和催化性能.     

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.     

聚吡咯/TiO2纳米管阵列复合电极制备条件对其光电性能的影响

通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列(TNTA),静态下采用电化学方法在TNTA表面修饰聚吡咯(PPy)。并用扫描电子显微镜(SEM)、红外透射光谱(FTIR)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等表征手段对复合材料进行表征。结果显示,PPy和TiO2之间存在强烈的相互作用,PPy修饰的TNTA发生了红移,并且增强了其在整个可见光区的吸收。确定了影响PPy/TNTA复合电极光电性能的因素(聚合时间、聚合温度、聚合电位、电解质浓度等),通过测定连续瞬间电流-时间曲线的方法,考察了制备条件对复合材料光电性能的影响。初步探讨出PPy提高TNTA光电性能的机理。     

三苯胺功能染料的合成及在谷胱甘肽超低电位光电检测中的应用

设计合成了一种具有D-π-A结构的三苯胺功能染料(TCA),并通过分子结构中的羧基将其配位于TiO_2纳米粒子修饰的光电极表面,发展了一种可在超低电位下高灵敏检测谷胱甘肽(GSH)的光电传感方法.该TCA分子以三苯胺为电子给体,噻吩为桥连基团,氰基乙酸为电子受体.在可见光的照射下,TCA通过分子内电子转移将光电子由三苯胺经噻吩和羧基注入到TiO_2的导带能级,进而注入基底光电极,产生阳极光电流;同时,TCA被氧化到氧化态.由于氧化态TCA的稳定性好,可循环被生理活性小分子GSH还原,并产生放大的阳极光电流.TCA功能化的TiO_2纳米粒子修饰电极对GSH表现出了极高的催化活性,在波长为480 nm的可见光照射下,在0 V的超低电位下即可实现对GSH的催化氧化.基于这一性质,发展了一种可用于GSH检测的光电传感方法.在最优条件下,该传感器对浓度为2~100μmol/L和0.1~2.4 mmol/L的GSH具有良好的线性响应,检出限低达1μmol/L.此外,该光电传感器具有较好的选择性,可排除13种氨基酸和生理活性物质多巴胺及氢醌的干扰,因此具有一定的实际应用前景.     

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.     

阳极氧化TiN薄膜制备N掺杂纳米TiO2薄膜及其可见光活性

室温下通过电泳沉积(EPD)的方法在Ti片表面制备TiN薄膜, 然后对TiN薄膜进行阳极氧化得到N掺杂多孔纳米结构的TiO2薄膜. 利用X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS), 扫描电子显微镜(SEM)及光电化学方法对得到的薄膜进行表征. XRD测试结果表明, 经过阳极氧化并在350 ℃空气气氛中退火1 h的薄膜中存在锐钛矿晶型的TiO2. XPS的结果表明, 样品中的N元素取代部分O, 且N的摩尔分数为0.95%. SEM显示, 经阳极氧化后薄膜表面出现多孔纳米结构. 光电化学测试结果显示, 阳极氧化提高了N掺杂TiO2薄膜在可见光下的光电响应. 经阳极氧化并热处理的薄膜在0 V电位及可见光照射下光电流密度为2.325 μA·cm-2, 而单纯热处理的薄膜在相同条件下光电流密度仅为0.475 μA·cm-2. 阳极氧化得到纳米多孔结构提高了N掺杂纳米TiO2薄膜的表面积, 从而对可见光的响应增大.     

掺钴氧化钛电极的制备、表征及其光电性能

采用溶胶-凝胶法在纯钛片上制备了掺Co氧化钛薄膜光电极,运用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)等分析手段对其进行表征,并对其结构和性能的相互关系进行了研究.结果表明,掺5%Co, 500℃热处理的TiO2电极具有最大的可见光响应.过量的Co掺入将析出新相CoTiO3,并促使TiO2由锐钛矿型转变为金红石型,使电极光电效应减低.而高温处理的掺钴TiO2也将析出CoTiO3,对电极光电性能有阻碍作用.     

Synthesis and study of plasmon-induced carrier behavior at Ag/TiO2 nanowires

Nanocomposites of Ag/TiO(2) nanowires with enhanced photoelectrochemical performance have been prepared by a facile solvothermal synthesis of TiO(2) nanowires and subsequent photoreduction of Ag(+) ions to Ag nanoparticles (AgNPs) on the TiO(2) nanowires. The as-prepared nanocomposites exhibited significantly improved cathodic photocurrent responses under visible-light illumination, which is attributed to the local electric field enhancement of plasmon resonance effect near the TiO(2) surface rather than by the direct transfer of charge between the two materials. The visible-light-driven photocatalytic performance of these nanocomposites in the degradation of methylene blue dye was also studied, and the observed improvement in photocatalytic activity is associated with the extended light absorption range and efficient charge separation due to surface plasmon resonance effect of AgNPs.     

Quantum dot solar cells. harvesting light energy with CdSe nanocrystals molecularly linked to mesoscopic TiO2 films

By using bifunctional surface modifiers (SH-R-COOH), CdSe quantum dots (QDs) have been assembled onto mesoscopic TiO(2) films. Upon visible light excitation, CdSe QDs inject electrons into TiO(2) nanocrystallites. Femtosecond transient absorption as well as emission quenching experiments confirm the injection from the excited state of CdSe QDs into TiO(2) nanoparticles. Electron transfer from the thermally relaxed s-state occurs over a wide range of rate constant values between 7.3 x 10(9) and 1.95 x 10(11) s(-1). The injected charge carriers in a CdSe-modified TiO(2) film can be collected at a conducting electrode to generate a photocurrent. The TiO(2)-CdSe composite, when employed as a photoanode in a photoelectrochemical cell, exhibits a photon-to-charge carrier generation efficiency of 12%. Significant loss of electrons occurs due to scattering as well as charge recombination at TiO(2)/CdSe interfaces and internal TiO(2) grain boundaries.     

3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物修饰纳米结构TiO2薄膜电极的光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了铟锡导电玻璃(ITO)/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)膜电极以及ITO/TiO₂/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)复合膜电极的光电转换性质. 结果表明, CTCHT膜为p-型半导体, 禁带宽度为2.44 eV, 价带位置为－5.73 eV. 研究表明在ITO/TiO₂/CTCHT复合膜电极中存在p-n异质结, p-n异质结的存在能够使光生电子和空穴有效的分离, 有效地降低了电荷的反向复合几率, 提高了光电转换效率, CTCHT膜修饰ITO/TiO₂电极可使光电流增强, 使宽禁带半导体电极的光电转换效率得到改善.     

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