汞溴红敏化TiO2纳米多孔膜电极的光电化学性质研究

用汞溴红(Mercurochrome)作敏化剂敏化TiO2纳米多孔膜电极,UV-Vis,光电流作用谱和SPS谱表明,该敏化剂能有效地敏化TiO2电极,并且染料聚集体能扩大染料的敏化区间,增加了太阳光的利用效率,对电极施加不同的偏压,测试电极产生的瞬态光电流,研究了偏压对光生电荷转移及复合速率的影响,从不同方向照射电极,对阳极光电流影响显著,结合电化学、光电化学原理对这些现象进行了讨论.     

骨架结构多孔TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能

以空心球状TiO₂为基体、以片状TiO₂为骨架,采用刮刀法制备了染料敏化太阳能电池的多孔TiO₂光阳极薄膜。光电转化效率测试结果表明,当作为骨架支撑材料的片状TiO₂含量为20wt%时,光阳极薄膜组装成太阳能电池的光电转化效率达到最高值4.53%,比商业P₂₅制备的无孔无骨架TiO₂薄膜电池(4.06%)及无骨架结构的多孔TiO₂薄膜电池(4.17%)的性能均有显著提高。当片状TiO₂的最佳含量为20wt%电池薄膜厚度为33μm时,太阳能电池光电转化效率进一步提升为7.06%。光电性能增强的原因是骨架结构有利于快速传输电子并增大染料吸附量。本研究通过设计制备具有骨架结构的多孔TiO₂薄膜为提高染料敏化太阳能电池性能提供了新的思路。     

骨架结构多孔TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能

以空心球状TiO₂为基体、以片状TiO₂为骨架,采用刮刀法制备了染料敏化太阳能电池的多孔TiO₂光阳极薄膜。光电转化效率测试结果表明,当作为骨架支撑材料的片状TiO₂含量为20wt%时,光阳极薄膜组装成太阳能电池的光电转化效率达到最高值4.53%,比商业P25制备的无孔无骨架TiO₂薄膜电池(4.06%)及无骨架结构的多孔TiO₂薄膜电池(4.17%)的性能均有显著提高。当片状TiO₂的最佳含量为20wt%电池薄膜厚度为33 μm时,太阳能电池光电转化效率进一步提升为7.06%。光电性能增强的原因是骨架结构有利于快速传输电子并增大染料吸附量。本研究通过设计制备具有骨架结构的多孔TiO₂薄膜为提高染料敏化太阳能电池性能提供了新的思路。     

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%.     

染料敏化的TiO2纳米晶多孔膜的性质及其光电转换

纳米材料由于粒径小而具有许多特殊的不同于块体材料的性质。用纳米技术制成ＴｉＯ２纳米晶多孔膜,能作为良好的光电转换的基质。通过选择合适的敏化染料,能达到很高的光电转换效率。本文介绍光电转换的原理,ＴｉＯ２纳米晶多孔膜的性质与制备及敏化染料的特性。     

TiO2纳米线的制备及其光电性能研究

利用在钛箔表面沉积一层TiO₂纳米粒子作为晶种，与NaOH反应，制备了一维物质TiO₂纳米线。并用XRD、SEM、TEM、HRTEM及EDS等分析手段对TiO₂纳米线的成分、形貌、结构进行表征。结果表明，采用该方法制得的TiO₂纳米线直径在20～50 nm左右、长度可达几微米。反应温度能显著影响所得纳米线的形貌。研究了TiO₂纳米线的光电化学性能。随反应温度的升高TiO₂纳米线光电转换效率增大。     

紫外光照处理对TiO2膜光伏性能的影响

近年来人们利用纳米晶TiO2电极取代普通的TiO2电极[1],使其太阳能电池的光电转换效率得到很大提高.纳米晶TiO2电极具有大量表面态,在化学上表现为Ti3+或Ti—OH,对于光生电荷的分离过程和迁移过程有重要影响.这些表面化学结构的变化可能会导致TiO2的光伏性能的变化.1997年Fujishima等[2]用紫外光照射TiO2膜使它具有超亲水的性质,结构分析表明,超亲水的原因在于光照使TiO2膜的表面形成Ti—OH[3].因此,在光照处理的同时可能会导致TiO2的光伏性的变化.本文对紫外光照处理TiO2膜的光伏性能进行了研究,并结合光诱导TiO2的亲水性变化对光伏性能变化的原因进行了讨论.     

Bi2S3量子点敏化TiO2纳米阵列结构的制备及光电性能

利用水热法制备一维TiO₂纳米棒阵列,并采用化学浴沉积法(CBD)结合自组装技术在TiO₂纳米棒上敏化Bi₂S₃量子点,形成TiO₂/Bi₂S₃复合纳米棒阵列。系统研究了复合结构的表面形貌、晶体结构、光学及光电性能。结果表明:在修饰有三氨丙基三乙氧基硅烷自组装单分子膜(APTS-SAMs)的TiO₂纳米棒表面形成一层致密的Bi₂S₃量子点敏化层,这一技术的关键是含-NH₂末端的APTS-SAMs可有效促进Bi₂S₃的异相成核作用;Bi₂S₃的沉积时间对复合结构的光吸收及光电响应性能有决定性的影响,薄膜的光电流随着沉积时间呈先增加后减小的趋势,在沉积时间为20min时,光电流密度最大。这是因为随着沉积时间的增加,TiO₂纳米棒表面Bi₂S₃量子点密度增大,光吸收增加;而当沉积时间进一步延长时,Bi₂S₃在TiO₂纳米棒表面的大量负载而形成堆积和团聚,导致表面缺陷增多,光生电子复合几率增大,从而使光电流密度减小。     

TiO2纳米微球的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

以四氯化钛、盐酸为原料,制备出花状TiO₂纳米微球,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等测试方法,对样品的结构和形貌进行了表征。为了提高TiO₂微球电池的光电性能,利用TiO₂微球作为反射层构造了双层结构的薄膜电极,结果表明,双层结构染料敏化太阳能电池在100 mW·cm^-2（1.5 G）光照条件下,短路光电流J_sc为17.64 mA·cm^-2,开路光电压Voc为0.74 V,填充因子FF为0.63和光电转化效率η为8.33%。相比TiO₂微球制备的太阳能电池,双层结构染料敏化太阳能电池光电转化效率提高至5.3倍。最后对电极中染料的吸附量、电极的光散射性能和电池的电化学阻抗做了进一步研究和分析,研究表明,双层结构电池增强光的捕获能力,从而提高光伏性能。     

TiO2纳米微球的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

以四氯化钛、盐酸为原料,制备出花状TiO_2纳米微球,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法,对样品的结构和形貌进行了表征。为了提高TiO_2微球电池的光电性能,利用TiO_2微球作为反射层构造了双层结构的薄膜电极,结果表明,双层结构染料敏化太阳能电池在100 m W·cm-2(1.5 G)光照条件下,短路光电流Jsc=17.64 m A·cm-2,开路光电压Voc=0.74 V,填充因子FF=0.63和光电转化效率η=8.33%。相比TiO_2微球制备的太阳能电池,双层结构染料敏化太阳能电池光电转化效率提高至5.3倍。最后对电极中染料的吸附量、电极的光散射性能和电池的电化学阻抗做了进一步研究和分析,研究表明,双层结构电池增强光的捕获能力,从而提高光伏性能。     

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.     

不对称菁染料敏化纳米TiO2的光生电流过程

用光电化学方法研究了不对称菁类染料敏化TiO2纳米结构电极的光电转换过程.结果表明,该染料的电子激发态能级位置与TiO2纳米粒子导带边位置匹配较好,光激发染料后,其激发态电子可以注入到TiO2纳米多孔膜的导带,从而使TiO2纳米结构电极的吸收光谱和光电流谱红移至可见光区,其 IPCE(Incident photon-to-electron conversion efficiency)值最高可达84.3%.并进一步结合现场紫外-可见吸收光谱研究了外加电势对激发态染料往TiO2纳米多孔膜注入电子过程的影响.     

阳极氧化法制备TiO2多孔薄膜

本文综述了制备TiO2薄膜的各种方法,详细介绍了阳极氧化法制备TiO2多孔膜的进展,在非含氟电解液体系中,对纯钛进行阳极氧化处理可制得表面呈无规则生长的多孔膜结构;在含氟电解液体系中,则可自组织形成高度有序的TiO2纳米管阵列,并指出阳极氧化法是可在常温低压下进行、操作工艺简单、薄膜性能稳定、再现性好的一种最具工业化应用潜力的制备方法。     

Cu掺杂TiO_2薄膜的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃基底上制备了纯TiO2和Cu掺杂的TiO2(Cu-TiO2)纳米结构薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、粉末X射线衍射(XRD)及UMT-3摩擦磨损试验机考察了Cu掺杂量对薄膜组成、结构、表面形貌及摩擦学性能的影响.结果表明,相比于纯TiO2薄膜,Cu掺杂TiO2纳米薄膜平整、均匀,具有较好的耐磨减摩性能.Cu掺杂量的多少直接影响Cu-TiO2薄膜的减摩抗磨性能,当Cu掺杂量为5%(摩尔分数)时,Cu-TiO2膜具有最佳的耐磨寿命和最低的摩擦系数.     

TiO_2-CuPcTs敏化薄膜光电流及可见光光催化性能

以四磺酸酞菁铜(CuPcTs)为敏化剂,玻璃和图案化的氧化铟锡(ITO)分别作为基底,制备了敏化薄膜TiO2-CuPcTs和ITO/TiO2-CuPcTs/ITO敏化器件.以罗丹明B(RhB)的可见光光催化降解为模型反应评价敏化薄膜的光催化性能.敏化薄膜采用UV-vis和Raman技术进行表征,同时利用敏化器件的结构特性,测定其在氮气和纯水体系下的光电流.研究结果表明,TiO2-CuPcTs可以有效地将光谱响应拓宽到可见光区,一级反应速率常数为空白TiO2薄膜的3.7倍.TiO2-CuPcTs薄膜光催化降解RhB的重复性能稳定.与ITO/TiO2/ITO器件相比,敏化器件ITO/TiO2-CuPcTs/ITO具有较高的光电流信号,验证了激发态的CuPcTs能够将电子转移到TiO导带上的敏化机理.     

N,N′-对羧苄基吲哚三菁敏化纳米TiO2电极的研究

应用光电化学方法研究了N, N′-对羧苄基吲哚三菁（Cy5）染料敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为,优化了敏化的条件.结合Cy5的循环伏安曲线和光吸收阈值,初步确定Cy5电子基态和激发态能级位置.结果表明,Cy5电子激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,因而使用该染料敏化可以显著提高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,光电转换效率得到明显改善,在膜厚为6.5μm、敏化时间为6 h的条件下IPCE值（incident photo-to-electricity conversion efficiency）最高可达46.4％,总的光电转换效率η为1.70％.     

TiO2的联吡啶-钌化合物敏化及电子转移过程

用飞秒时间分辨的泵浦一探测方法对两种联吡啶-钌化合物[3，3'－（LL）]_2Ru(NCS)_2和[4，4'－（LL）]_2Ru（NCS）_2敏化体系的光吸收、电子注入（injection）及电子-空穴复合（recombination）动力学过程作了研究．提出了一个简单有效的计算模型，通过计算拟合得出两种敏化体系的电子注入均在50fs内完成。最后还对光电流谱作了研究，对影响光电转换效率（incidentphoton-to-currentef-ficiency(IPCE))的各种因素作了讨论.结果对太阳光的电能转换和太阳能电池的制作有一定的意义。     

聚乙烯基咔唑-花生酸有序复合膜的光电性质研究

用LB技术在石英和硅衬底上制备了聚乙烯基咔唑(PVK)的固态有序薄膜.荧光光谱研究表明,PVK在膜中的光致发光主要呈现激基缔合物的发射,其中心波长为418nm;表面光电压谱的测试揭示了PVK聚合物膜/p-Si体系具有显著的表面光伏效应.     

Atomic Force Microscopy Studies on the Chemical Treatment of Nanocrystalline Porous TiO2 Films

AFM has been utilized to study the surface topography and the local conductivity of nanocrystalline TiO2 films. Improving the local conductivity by Ti(iso-C3H7O4) treatment is characterized by quantitative analysis of the simultaneous current image. The mechanism of Ti(iso C3H7O4)4 treatment is discussed.     

水热法合成纳米TiO_2及其在Grtzel电池中的应用

By varying the hydrolysis and hydrothermal processing parameters in preparing TiO2 nanoparticles different sizes of TiO2 nanoparticles are obtained.(1) At higher autoclaving temperature,lower pH and longer autoclaving period,larger sizes of TiO2 nanoparticles are prepared.(2) The nanoporous electrodes made from sintering smaller TiO2 nanoparticles show relatively poor IPCE and low absorption in UV-Vis spectrum,(3) Higher IPCE can be achieved with TiO2 nanoporous electrodes made from sintering larger TiO2 nanoparticles.These electrodes are suitable for studying behavior of the photoelectrochemistry of dye sensitized nanoporous electrodes.