非晶碳氧化硅纳米线的合成与光致发光

利用直流电弧放电合成非晶碳氧化硅(SiCO)纳米线,不使用催化剂和模板,独立的SiCO 纳米线沉积在石墨锅的表面．通过XRD、SEM、TEM、XPS、FTIR等对SiCO纳米线进行了表征．结果表明,纳米线长度为20～100 μm,直径为10～100 nm,Si原子同C原子和氧原子分享成键组成SiCO单元．SiCO纳米线的光致发光谱在454和540 nm呈现了强而稳定的白色发光峰． SiCO纳米线的生长机制为等离子辅助气―固生长机制．     

Nanoforest-like CdS/TiO_2 heterostructure composites:Synthesis and photoelectrochemical application

In this study, TiO_2 nanoforest films consisting of nanotubes have been synthesized by a simple hydrothermal method and a subsequent sintering technique. The hydrothermal reaction time is important for the controlling of the nanotube diameter and the specific surface area of holistic TiO_2 films. When the hydrothermal process reaction time is up to 8 hours,the diameter of the nanotube is about 10 nm, and the specific surface area of TiO_2 nanoforest films reaches the maximum.CdS nanoparticles are synthesized on TiO_2 nanoforest films by the successive ionic layer adsorption and reaction(SILAR)technique. The transmission electron microscope(TEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy(EDX) mapping results verify that TiO_2/CdS heterostructures are realized. A significant red-shift of the absorption edge from 380 nm to 540 nm can be observed after the pure TiO_2 film is sensitized by CdS nanoparticles. Under irradiation of light, the current density of the optimal TiO_2/CdS photoanode is 2.30 mA·cm-2 at 0 V relative to the saturated calomel electrode(SCE), which is 6 times stronger than that of the pure TiO_2 photoanode. This study suggests that the TiO_2 nanoforest consisting of interlinked pony-size nanotubes is a promising nanostructure for photoelectrochemical.     

化学气相沉积法制备的石墨烯晶畴的氢气刻蚀

利用化学气相沉积法在抛光铜衬底上制备出六角形石墨烯晶畴, 并且在高温条件下对石墨烯晶畴进行氢气刻蚀, 利用光学显微镜和扫描电子显微镜对石墨烯晶畴进行观测, 发现高温条件下石墨烯晶畴表面能够被氢气刻蚀出网络状和线状结构的刻蚀条纹. 通过电子背散射衍射测试证明了刻蚀条纹的形态、密度与铜衬底的晶向有密切关系. 通过对比实验证明了石墨烯表面上的刻蚀条纹是由于石墨烯和铜衬底的热膨胀系数不同, 在降温过程中, 石墨烯表面形成了褶皱, 褶皱在高温氢气气氛下发生氢化反应形成的. 对转移到二氧化硅衬底的石墨烯晶畴进行原子力显微镜测试, 测试结果表明刻蚀条纹的形貌、密度与石墨烯表面褶皱的形貌、密度十分相似. 进一步证明了刻蚀条纹是由于褶皱结构被氢气刻蚀引起的. 实验结果表明, 即使在六角形石墨烯晶畴表面也存在褶皱和点缺陷. 本文提供了一种便捷的方法来观察铜衬底上石墨烯褶皱的分布与形态; 同时, 为进一步提高化学气相沉积法制备石墨烯的质量提供了更多参考.     

钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性研究

近年来,有机-无机钙钛矿太阳能电池由于卓越的光电性能和极低的材料成本引起广泛关注,更被认作是一种前景广阔的光伏材料.目前,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过22;,展示了极大的发展潜力,但对紫外线辐射和水的长期稳定性差.因此,关于钙钛矿太阳能电池的研究主要集中在电池的高效性和稳定性.本文对提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性的多种方法进行综述,介绍了近期获得的突破,旨在为实现提高钙钛矿太阳能电池的高效性和稳定性提供基本依据.     

Cu∶CdS/TiO2的制备及其光电化学性能研究

采用水热法制备(001)晶面裸露的TiO2纳米片阵列薄膜,并采用水热法进行CdS纳米颗粒复合,探讨不同水热反应时长对复合薄膜结构及性能的影响.为了提高复合薄膜的光电化学性能,在水热反应过程中引入Cu前驱体,并探讨不同掺杂浓度对复合薄膜性能的影响.研究结果表明Cu元素掺杂有效拓宽了CdS复合TiO2纳米片阵列薄膜(CdS/TiO2)的光吸收范围,并且提高了CdS/TiO2的光电化学性能.当水热反应3h,Cu掺杂浓度为1∶1 000时,CdS/TiO2的光电性能达到最佳.     

ZnO/Fe2O3复合结构的制备及光电化学性能研究

采用水热法在FTO导电玻璃上制备出大面积高能面裸露的ZnO纳米片阵列.采用旋涂法在纳米片表面制备Fe2O3纳米颗粒形成ZnO/Fe2O3复合结构.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱和三电极光电测试系统对复合薄膜的结构组成、形貌、光学性能和光电化学性质进行了表征和分析.研究结果表明,随着Fe2O3复合次数的增加薄膜的光吸收范围逐步拓宽到可见光区,ZnO/Fe2O3复合结构光电极的光电流明显高于单纯的ZnO纳米片阵列光电极.     

不同形貌TiO2薄膜的可控制备及其光电化学性能研究

采用水热法在FTO(fluorine-doped tin oxide)基底上制备不同形貌的锐钛矿结构TiO₂薄膜。通过不断增大反应前驱物中盐酸浓度,TiO₂薄膜由球状颗粒薄膜逐渐演变生长成大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜。通过对形貌演化规律及X射线衍射图谱变化规律进行分析,提出了不同形貌TiO₂薄膜的生长演化机制,并对盐酸在其中的作用进行了说明。为了进一步改善TiO₂薄膜的性能,采用连续离子层吸附反应法对不同形貌的TiO₂薄膜进行CdS量子点敏化。采用紫外可见吸收光谱分析法和三电极体系对复合薄膜的光吸收性能和光电化学(PEC)性能进行了研究,实验数据显示CdS/TiO₂复合薄膜的光电化学性能皆明显优于单纯TiO₂薄膜,而且纳米片阵列薄膜的性能明显优于其他形貌薄膜,说明了大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜的性能优越性。