Pd增强缺陷态TiO2纳米管阵列的光催化产氢性能

通过光还原沉积法, 利用氧空位诱导作用, 在Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列(TNT-Ni)上得到金属 Pd含量不同的Pd-TNT-Ni催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见 漫反射(UV-Vis DRS)、 表面光电压(SPV)、 光致发光光谱(PL)和电化学测试等表征手段, 探究了Pd与Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用对其光吸收特性和载流子分离及传输效率的影响, 阐明了强相互 作用对材料光催化活性的调控机理, 提出了Pd增强Pd-TNT-Ni光催化性能的作用机理. 结果表明, 通过光还 原法制备的Pd纳米颗粒尺寸为10~20 nm的Pd₁₂₀-TNT-Ni样品的光响应值为4.22 mA/cm², 是未负载Pd样品光 响应值(1.14 mA/cm²)的3.7倍, 其具有最佳的平均产氢速率(5.16 mmol·g^?1·h^?1), 是TNT样品平均产氢速率 (0.45 mmol·g^?1·h^?1)的12倍, 表明Pd与缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用驱动了载流子的分离及传输, 且Pd作为电子捕获势阱及反应活性位点, 显著提高了材料的光催化性能.     

退火温度对TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜光电性能的影响

采用水热法在FTO上制备（001）高活性晶面主导的TiO₂纳米片薄膜,利用循环伏安法在TiO₂纳米片薄膜上沉积CdSe颗粒,制备了TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜。分别在150、250、350、450 ℃,氩气保护气氛中对样品进行退火。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、X射线光电子能谱分析仪（XPS）、紫外-可见（UV-Vis）分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜的微观形貌、晶体结构、光电化学性能进行表征和测试。结果表明：六方相CdSe纳米颗粒均匀包覆在TiO₂纳米片表面,直径30 nm左右;随着退火温度的升高CdSe纳米颗粒长大,形成光滑的CdSe薄膜,且晶化程度提高;TiO₂纳米片表面的Se元素与Cd元素发生氧化;TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜对可见光的吸收光谱发生红移,禁带宽度逐渐减小。光电化学性能测试表明随着退火温度的升高,TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜的光电流密度显著提高,开路电压减小,但由于SeO2和CdO的出现,导致填充因子减小,影响光电转换效率的提高。在本实验条件下,TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜的最佳退火温度为150 ℃,填充因子为0.77,光电转换效率达到3.12%。     

具有三维阵列结构的树枝晶CdS的制备及生长机理研究

采用电沉积和溶剂热相结合的方法,以树枝状金属Cd颗粒为模板和前驱体,在乙二胺溶剂中以六亚甲基四胺(HMTA)为表面修饰剂,制备出具有三维阵列结构的树枝晶CdS。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结合X射线能谱仪(EDS)等对样品的物相、形貌、元素组分和结构进行了分析。结果表明:在溶剂热反应过程中,当不加入HMTA时,得到的产物是无序的CdS纳米线;而在HMTA的作用下,则生成的是具有三维阵列结构的树枝晶CdS;通过分析溶剂热反应过程中的化学反应,并结合产物形貌演变规律,提出了具有三维阵列结构的树枝晶CdS的形成机理。光催化性能测试表明具有三维树枝晶CdS纳米阵列在可见光照射下表现出良好的光催化活性。     

TiO2/Fe2O3异质结薄膜的制备及其光电特性的研究

通过水热法成功在FTO上制得Ti O2/Fe2O3异质结薄膜,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析测试手段对样品的形貌和结构进行了表征。结果表明,Ti O2/Fe2O3异质结是由直径约200~300 nm的Ti O2纳米棒镶嵌着Fe2O3纳米颗粒组成。通过光电流测试,证明Ti O2/Fe2O3异质结的可见光光电转换效率相比Ti O2明显提高,并对Ti O2/Fe2O3异质结的光电转换机理进行了分析。     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

TiO2纳米管阵列负载不同形貌Cu2O薄膜的制备及光电性能研究

本论文采用阳极氧化法在金属钛基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,然后采用脉冲电流法在TiO2纳米管阵列上沉积Cu2O,从而制备出Cu2O-TiO2纳米管阵列异质结复合薄膜。借助X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段,详细探讨了Cu2O沉积过程中电解液的不同扰动方式(静止、磁力搅拌和超声搅拌)对复合薄膜物相和形貌的影响。实验结果表明电解液的扰动方式会影响Cu2O沉积过程中的离子扩散和微区化学环境,从而影响Cu2O的形貌。通过漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电流性能测试可知所制备的负载Cu2O型TiO2纳米管阵列薄膜具有显著的可见光响应效应。     

具有三维阵列结构的树枝晶CdS的制备及生长机理研究

采用电沉积和溶剂热相结合的方法,以树枝状金属Cd颗粒为模板和前驱体,在乙二胺溶剂中以六亚甲基四胺（HMTA）为表面修饰剂,制备出具有三维阵列结构的树枝晶CdS。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）结合X射线能谱仪（EDS）等对样品的物相、形貌、元素组分和结构进行了分析。结果表明：在溶剂热反应过程中,当不加入HMTA时,得到的产物是无序的CdS纳米线;而在HMTA的作用下,则生成的是具有三维阵列结构的树枝晶CdS;通过分析溶剂热反应过程中的化学反应,并结合产物形貌演变规律,提出了具有三维阵列结构的树枝晶CdS的形成机理。光催化性能测试表明具有三维树枝晶CdS纳米阵列在可见光照射下表现出良好的光催化活性。     

退火温度对二氧化钛纳米管阵列亲水性的影响

采用电化学阳极氧化法,以含有0.25wt; NH4 F和2 mL H2 O的乙二醇溶液作为电解液制备了TiO2纳米管阵列,然后通过不同温度退火比较其形貌、结构、元素组成和亲水性能。实验表明,600℃以下温度退火基本不会引起TiO2纳米管阵列的形貌改变,但是600℃退火会使得部分TiO2纳米管坍塌。随着退火温度的升高,TiO2由无定型结构向晶体结构转变,同时接触角减小,亲水性变好。另一方面,F元素也会影响TiO2纳米管阵列的亲水性能,F元素含量越少,亲水性越好。     

Ag2O/TiO2异质结的光催化活性及耐光腐蚀性研究

以钛酸丁酯、硝酸铋和硝酸银为原料,FTO为基底,采用水热法结合超声沉积法合成了Ag2 O/TiO2异质结光催化剂.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析测试手段对样品的形貌和结构进行了表征.结果表明,Ag2O/TiO2异质结是由直径约200 ～ 300 nm的TiO2纳米棒镶嵌着Ag2O纳米颗粒组成,与TiO2纳米棒阵列相比,Ag2O/TiO2异质结在可见光区有明显的光吸收.Ag2O/TiO2异质结的光催化效率明显提高.尤为重要的是,经光处理后,最终得到稳定的Ag-Ag2O/TiO2三元体系,并对Ag-Ag2 O/TiO2三元体系提高光催化稳定性和活性的机理进行了分析.