TiO2纳米晶多孔膜的电荷传输特性

用光电流作用谱、瞬态光电流、循环伏安及线性电位扫描法研究了TiO2纳米晶／纳米多孔膜电荷传输特性．结果表明TiO2纳米多孔膜的电荷传输与块体半导体不同．TiO2纳米晶电极的能带不弯曲，电子在导带中可向两个方向流动，电子既可以流向电极内部经由外电路输出．也可以流向电解质溶液被溶液中的受主捕获．在TiO2纳米多孔膜电极中，不仅在负电位区能带边随电位变化，而且在正电位区能带边随电位变化而移动，即带边不钉扎。加入合适的施主可提高光电转换效率．加入受主则在电极溶液界面引起电子的严重损失，降低光电转换效率．     

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.     

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.     

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%.     

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%.     

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.     

后处理对TiO_2纳米晶膜电极光电性能的改善(英文)

利用TiCl4 水溶液处理TiO2 纳米晶膜电极 ,可以提高光电流 ,改善电极的光电转换性能 .对未经处理和处理后电极的比表面、孔分布 ,以及瞬态光电流分析表明 ,后处理改善了电荷在电极中的传输 ,从而提高了光电流     

五甲川菁染料的敏化作用及其在Gratzel型太阳能电池中的应用

采用新染料五甲川菁(Penta Methyl Cyanine)敏化TiO2纳米结构电极,UV-Vis吸收光谱和光电化学结果表明,使用该染料敏化使TiO2纳米结构电极吸收波长红移至可见光区和近红外区,可显著地提高TiO2纳米结构电极在可见光区的阳极光电流强度,明显改善光电转换效率.结合吸收光谱、电化学和光电化学结果初步讨论了敏化电极的光生电流的机理.     

TiO_2纳米棒和CdSe纳米棒复合膜与聚3-甲基噻吩杂化太阳能电池研究

采用水热法制备了TiO2和CdSe两种纳米棒材料,将两种纳米材料制备成TiO2/CdSe复合纳米棒膜电极,并在复合膜上电化学聚合生成聚3-甲基噻吩poly(3-methylthiophene)(PMeT),研究了其光电化学性能.实验表明,当TiO2与CdSe的物质的量复合比为2:1,PMeT的聚合时间为40s,在电极电势为-0.2V下ITO/TiO2/CdSe/PMeT电极光电转换效率(IPCE)达到56%,对比ITO/TiO2/CdSe复合膜电极在长波方向的光电转换效率明显提高,光吸收截止波长发生了明显的红移.同时以ITO/TiO2/CdSe/PMeT组装了简易的杂化太阳电池,初步研究了光电池性能,光电池总效率为0.08%,Voc=0.4V,jsc=0.61mA/cm2,ff=0.33.     

纳米结构TiO2/3-甲基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物复合膜电极光电化学性能

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了ITO/3-甲基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCMT)膜电极和ITO/TiO₂/CTCMT复合膜电极的光电转换性质.结果表明,CTCMT膜为p型半导体,禁带宽度为2.36eV,价带位置为-5.52eV.在ITO/TiO₂/CTCMT复合膜电极中存在p-n异质结,在一定条件下异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离.CTCMT膜修饰ITO/TiO₂电极可使光电流增强,光电流起始波长红移至600nm以上,使宽禁带半导体电极的光电转换效率得到改善.     

有机钌螯合物/TiO_2杂化膜修饰电极上Pt纳米团簇的光电流增强效应

利用LB膜技术可控制备了纳米单层和多层的二氧化钛-有机钌螯合物杂化膜,并研究了上述无机-有机杂化膜修饰电极在Pt纳米团簇敏化后的光电流增强效应.实验结果表明:(1)纳米单层TiO2/[Ru(phen)2(dC18bpy)]2+(简称为TiO2-Ru)杂化膜的平均厚度为(3.6±0.5)nm;(2)在光照条件下TiO2-Ru杂化膜能有效催化还原[Pt(NH3)6]4+形成粒径位于20～160nm之间的Pt纳米团簇;(3)Pt纳米团簇的引入消除了金属钌螯合物中配体对电子传递的阻碍作用,改变了电子传递途径,从而有效减少了电子空穴对的复合,提高了Pt纳米团簇敏化的n层杂化膜修饰电极(ITO/(TiO2-Ru)n/Pt)在支持电解质中的光电流.与纳米单层TiO2-Ru杂化膜修饰的ITO电极(ITO/TiO2-Ru)相比,当工作电压为900mV时,ITO/TiO2-Ru/Pt在0.1mol·L-1的NaClO4电解质溶液中和光照(λ360nm)条件下,单位面积的光电流提高了约5倍;(4)ITO/(TiO2-Ru)n/Pt电极光电流的大小与杂化膜的层数密切相关,当TiO2-Ru杂化膜的层数从一层、二层增加到四层时,光电流呈现先升高后下降行为,这表明ITO/(TiO2-Ru)n/Pt电极的电子传递过程直接通过非电活性的二氧化钛纳米单层进行.     

Hierarchically nanostructured porous TiO_2(B) with superior photocatalytic CO_2 reduction activity

Hierarchically nanostructured, porous TiO_2(B) microspheres were synthesized by a microwave-assisted solvothermal method combined with subsequent heat treatment in air. The materials were carefully characterized by scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction, CO_2 adsorption, and a range of spectroscopies, including Raman, infrared, X-ray photoelectron and UV-Vis spectroscopy. The hierarchical TiO_2(B) particles are constructed by ultrathin nanosheets and possess large specific surface area, which provided many active sites for CO_2 adsorption as well as CO_2 conversion. The TiO_2(B)nanostructures exhibited marked photocatalytic activity for CO_2 reduction to methane and methanol. Anatase TiO_2 and P25 were used as the reference photocatalysts. Transient photocurrent measurement also proved the higher photoactivity of TiO_2(B) than that of anatase TiO_2. In-situ infrared spectrum was measured to identify the intermediates and deduce the conversion process of CO_2 under illumination over TiO_2(B) photocatalyst.     

二氧化钛纳米膜电极的形貌和光电化学性质

采用两种不同粒度的国产TiO2纳米材料和进口TiO2P25粉末,以涂覆法分别在导电玻璃基底上制备出TiO2纳米膜电极.通过循环伏安、瞬态光电流时间谱,结合SEM、DRS、XRD等实验手段,分析比较了三种TiO2膜电极的形貌和光电化学性质,探讨了提高和改善电极性能的途径.     

二氧化钛纳米管阵列的构建及其光电催化性能

利用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列, 研究了其光电化学性能, 并且应用该电极对偶氮染料催化降解进行了初步研究.     

海绵状纳米结构TiO2膜的制备及其光催化活性

采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了海绵状纳米结构TiO2膜. 应用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对膜层的形貌和晶型进行了分析和表征, 考察了阳极氧化时间对膜层厚度的影响, 并通过海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙的光催化降解研究了膜层厚度与光催化活性的关系. 结果表明, 海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙具有光催化降解作用, 而且随着膜层厚度的增加, 光催化降解速率显著增大, 厚度为2.2 μm的海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙的光催化降解速率是厚度为480 nm的6.4倍.     

Hydrogen bonding effects on the surface structure and photoelectrochemical properties of nanostructured SnO2 electrodes modified with porphyrin and fullerene composites

Hydrogen bonding effects on surface structure, photophysical properties, and photoelectrochemistry have been examined in a mixed film of porphyrin and fullerene composites with and without hydrogen bonding on indium tin oxide and nanostructured SnO2 electrodes. The nanostructured SnO2 electrodes modified with the mixed films of porphyrin and fullerene composites with hydrogen bonding exhibited efficient photocurrent generation compared to the reference systems without hydrogen bonding. Atomic force microscopy, infrared reflection absorption, and ultraviolet-visible absorption spectroscopies and time-resolved fluorescence lifetime and transient absorption spectroscopic measurements disclosed the relationship between the surface structure and photophysical and photoelectrochemical properties relating to the formation of hydrogen bonding between the porphyrins and/or the C60 moieties in the films on the electrode surface. These results show that hydrogen bonding is a highly promising methodology for the fabrication of donor and acceptor composites on nanostructured semiconducting electrodes, which exhibit high photoelectrochemical properties.     

Structure and photoelectrochemical properties of phthalocyanine and perylene diimide composite clusters deposited electrophoretically on nanostructured SnO2 electrodes

Clusters of phthalocyanine and phthalocyanine-perylene diimide have been prepared and electrophoretically deposited on nanostructured SnO2 electrodes. The structure and photoelectrochemical properties of the clusters have been investigated by using UV-visible absorption, dynamic light scattering (DLS), atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM), and photoelectrochemical and photodynamical measurements. Enhancement of the photocurrent generation efficiency in the composite system has been achieved relative to that in the phthalocyanine reference system without the perylene diimide. Such information will be valuable for the design of molecular photoelectrochemical devices that exhibit efficient photocurrent generation.     

掺铁TiO2纳米微粒的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺铁量的TiO2光催化剂,运用TG-DTA,XRD,SEM,DRS和测定光电导等方法对催化剂进行了表征.以高压汞灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.实验结果表明,掺铁的TiO2比纯TiO2具有更好的催化活性.其原因:掺杂的铁作为受主捕获电子,使TiO2的n型半导体降低了光电导,控制了空穴和电子复合;同时掺杂的Fe3 可能形成杂质能级,由于掺杂能级处于禁带之中,使较长波长的光子也能被吸收,从而扩展吸收光谱的范围,增强了对可见光的吸收.     

纳米TiO_2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.