掺杂SrTiO3∶Sm3+的纳米TiO2光阳极的制备及其光电性能研究

采用水热法制备SrTiO3∶Sm3+纳米粉体,将其作为下转换剂掺杂于纳米TiO2光阳极.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和荧光光谱仪对SrTiO3∶Sm3+粉体进行表征,并探讨了SrTiO3∶Sm3+掺杂量对染料敏化纳米TiO2太阳能电池光电性能的影响.结果表明:合成的SrTiO3∶Sm3+纳米粉体具有下转换功能,将紫外光转换为592 nm处的黄光,拓宽了光谱响应范围;随着SrTiO3∶Sm3+掺杂量的增加,电池的短路电流密度显著增大,当其掺杂量为10wt;时,电池的暗电流密度最小,光电转换效率最大为4.38;,相对于纯TiO2效率提高了27;.     

ZnO/TiO2复合光阳极染料敏化太阳能电池的研究

采用醇热法制备ZnO纳米粉体,采用水热法制备TiO2纳米粉体,将不同质量分数的ZnO与TiO2混合制备浆料,采用刮涂法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)上制备ZnO/TiO2纳米复合薄膜光阳极,与Pt对电极和电解质组装成染料敏化太阳能电池.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对所制备的样品进行表征,通过光电性能测试和电化学阻抗谱测试,研究了添加不同质量分数的ZnO对电池性能的影响.结果表明:不添加ZnO纳米粉时,纯TiO2光阳极的电池光电转换效率为7.95;,而添加了2wt; ZnO的ZnO/TiO2复合光阳极电池的效率达到9.54;,比纯TiO2电池的效率提高了20;.     

阳极氧化法制备TiO2纳米管及其电池性能研究

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管,并将所制备的TiO2纳米管用作染料敏化太阳能电池光阳极.研究了氧化时间,电解质浓度,水含量和表面处理对纳米管及电池性能的影响.结果表明:随氧化时间的增加,纳米管的长度和直径增加.氧化时间为7h时,纳米管的长度和直径分别为550 nm和40nm,当氧化时间为50h,纳米管的长度和直径分别为2.41μm和70肿.电解质NH4F浓度从0.25wt;,0.5wt;增加到1wt;时,纳米管的长度先增后降,直径基本不变,当NH4F浓度为1wt;时,其长度为1.50μm,直径50nm左右,并且纳米管表面部分被腐蚀.水含量为0时纳米管长度1.60μm,直径25nm;当含水1;时纳米管长度1.90 μm,直径50nm;但水含量增加到3;时,其长度却降至973 nm,直径50nm.用长和直径分别为2.60μm和70nm纳米管制备成染料敏化太阳能电池,其光电转化效率为2.45;.     

水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶生长动力学及其光电性能的影响

以钛酸丁酯为原料,在碱性条件下水热合成了锐钛矿相TiO2纳米晶.采用X射线衍射仪、比表面积测试仪、扫描电子显微镜等方法对纳米晶粒的晶体结构、比表面积以及光阳极的表面形貌分别进行表征,研究水热反应温度对TiO2纳米晶生长动力学过程的影响规律.结果表明:随着温度的升高,锐钛矿相纳米晶的平均晶粒尺寸先增大后减小.光电转换性能测试表明,电池的光电转换性能随着水热反应温度的升高而增大,在220℃时获得最大光电转换效率4.05;( 1sun,100 mW/cm2).并分析了水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶粒的生长动力学过程和电池光电转换性能的影响机制.     

用海娜花天然染料为敏化剂制备纳米TiO2太阳能电池

以无水乙醇为溶剂,从海娜花中提取天然染料,用其作为敏化剂制备了纳米TiO2太阳能电池.采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)对天然染料组成进行分析,用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对不同pH值下的海娜花染料进行测试,并对其敏化的纳米TiO2太阳电池进行光电性能分析.结果表明:海娜花天然染料主要成分为指甲花醌、木犀草素,次要成分为类胡萝卜素、叶绿素a及芹菜素等;在中性(原始pH值)条件下,在可见光区约420 nm、470 nm、670 nm处有吸收峰,在紫外光区约340 nm处有吸收峰;在碱性条件下,由于指甲花醌、木犀草素、芹菜素等酚羟基质子解离,紫外吸收峰发生红移并且吸收强度增加;在酸性条件下叶绿素a失去卟啉环中的镁成为脱镁叶绿素,主要吸收峰都在420 nm和670 nm左右;在pH =5时,海娜花天然染料作为敏化剂制备的纳米TiO2太阳能电池的光电性能比较好,开路电压为0.39 V、短路电流密度为0.66 mA·cm-2、填充因子为0.60、光电转换效率为0.15;,400nm处IPCE为1.7;.     

染料敏化太阳能电池中SrCO3包覆TiO2电极的界面特性研究

用水热法制备TiO2纳米材料,并对TiO2表面进行修饰.通过场发射扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱(XPS)对材料表面结构和成分进行分析.结果表明TiO2薄膜表面包覆了一层粒径较大的SrCO3颗粒,整个电极表面呈现均匀的多孔结构.使用电化学工作站对电池进行光电性能分析和EIS测试,由Ⅰ-Ⅴ曲线的结果可得,修饰后的电极性能更优越,短路电流提高了39.9;,光电转化效率提高了38.3;.由电化学阻抗谱(EIS)测试结果可以看出,修饰后TiO2/dye/电解质的界面阻抗大于修饰前,说明包覆层在一定程度上起到了阻碍电荷复合的作用,从而减小了暗电流.     

液相沉积低温制备染料敏化太阳能电池光阳极及表征

本研究采用液相沉积法在恒温与变温两种条件下进行沉积,选用FTO导电玻璃与柔性PET-ITO作为基底.由XRD结果可知产物均为锐钛矿相二氧化钛,80℃条件下结晶性更好;SEM测试结果表明TiO2薄膜层为多孔结构.变温条件制备的电池效率最高,而60℃恒温条件制备的电池效率略高于80℃.FTO作为基底在梯度温度下制备组装的电池效率达到5.71;,相同条件下制备的柔性基底组装的电池效率为4.07;.     

敏化条件对染料敏化太阳能电池性能的影响

通过实验方案,对影响染料敏化太阳能电池(DSSC)的敏化条件进行了优化设计,在光阳极初始默认的制作条件下,从海带中提取叶绿素,分别对影响DSSC光电性能的敏化染料溶液浓度、pH值、温度、受光时间、敏化时间、对电极背景色等影响因素逐一进行研究,最终确定了光阳极敏化的最优条件:醇水溶液的最佳稀释比为1:2,最佳敏化pH=8,最佳敏化温度为30℃,最佳敏化时间24 h,黑暗环境下敏化效果最好,且对电极采用镜面背景最佳,最终获得光电转换效率0.76;.     

水热釜中不同位置对ZnWO4薄膜性能的影响

采用水热法制备ZnWO4薄膜,研究了基体在反应釜不同位置对ZnWO4薄膜及其在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的光电性能的影响.采用XRD、SEM、UV-Vis、I-V及EIS对ZnWO4薄膜的结构、形貌及光电性能进行了表征.结果表明,反应釜不同位置得到的ZnWO4薄膜,均属黑钨矿型结构.薄膜的致密程度和厚度由反应釜顶部到底部依次增加,并且组成薄膜的颗粒由椭圆球状逐渐变为纳米棒状.位于水热反应釜中部位置生长的ZnWO4薄膜组装的DSSCs光电转换效率最高.     

垂直导电衬底的ZnO纳米片的制备及其染料敏化太阳电池的性能

介绍了二水乙酸锌/甲醇体系和硝酸锌/尿素体系制备垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片、相应染料敏化太阳电池的性能以及制备垂直导电衬底ZnO纳米片体系的发展和现状.硝酸锌/尿素体系更易得到垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片,而采用二水乙酸锌/甲醇体系,既可得到垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片,也可得到由纳米片组成的多级结构微球.当前,硝酸锌/尿素体系制备的垂直导电衬底的ZnO纳米片的电池最高光电转换效率已达6.06;.     

多孔碳化棉复合SnO2锂离子电池负极材料的制备及性能研究

以脱脂棉为原料通过Mg2+模板法获取多孔碳化棉结构,再通过水热法在其表面及内部孔隙负载SnO2颗粒,获得多孔碳化棉与SnO2颗粒的复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、X射线衍射分析(XRD)分析材料的微观形貌,利用循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试评价其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,通过Mg2+模板法获取负载有SnO2颗粒的多孔碳化棉结构作为负极材料时,在300 mA/g的电流密度下,其容量在100圈后仍维持在500 mAh/g,是一种前景较为理想的锂离子电池负极复合材料.     

Ti/SnO2-IrO2电极的制备及其电化学降解对氯苯酚

电化学氧化法降解水中毒性有机物具有低碳、节能、清洁等优点,该技术的关键是开发高效、稳定、价格低廉的阳极。本文采用热分解法制备了Ti/SnO₂-IrO₂电极,对电极进行表征和电化学性能分析,并降解了对氯苯酚。考察不同因素(电流密度、目标污染物初始浓度、Cl^-浓度)对降解效果的影响。结果表明,Ti/SnO₂-IrO₂电极具有较长的寿命和良好的电化学性能。当电流密度为20 mA·cm^-2,对氯苯酚初始浓度为300 mg/L,Cl^-浓度为1 000 mg/L时,化学需氧量(COD)去除率可达89.02%,同时电极具有较低的能耗0.596 kWh·g^-1,表现出优异的催化性能。该电极具有一定的工业应用前景。     

CuInS2量子点敏化ZnO基光阳极的制备与性能研究

采用两步法在导电玻璃(FTO)基板上制备纯氧化锌(ZnO)纳米棒和钇掺杂的氧化锌(ZnO∶Y)纳米棒,采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在所制备的ZnO及ZnO∶Y纳米棒上沉积CuInS₂量子点制备ZnO/CuInS₂和ZnO∶Y/CuInS₂光阳极。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针能谱仪(EDS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、电流密度-电压(J-V)曲线等技术手段对不同光阳极样品的晶相结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能和太阳电池性能进行了表征。实验结果表明:所制备的ZnO纳米棒和ZnO∶Y纳米棒为六方纤锌矿结构。CuInS₂量子点敏化的ZnO纳米棒薄膜的光学带隙从3.22 eV减小为2.98 eV。CuInS₂量子点敏化ZnO∶Y太阳能电池的短路电流密度和光电转换效率比未掺杂的ZnO纳米棒组装的太阳能电池分别提高了6.5%和50.4%。     

WO3-TiO2-ZnO溶胶的制备及其光致变色性能研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了WO3,TiO2和ZnO溶胶,在此基础上以一定比例混合后形成WO3-TiO2-ZnO和WO3-TiO2溶胶.利用透射电镜和紫外-可见分光光度计对其进行了表征.结果表明,WO3-TiO2-ZnO溶胶粒子尺寸分布在10～25 nm范围,WO3-TiO2-ZnO溶胶比WO3溶胶和WO3-TiO2溶胶具有更好的光致变色性能.用500 w汞灯照射80s后,WO3-TiO2-ZnO溶胶由无色变为蓝色,变色后的溶胶在无光照6h左右后由蓝色恢复到无色,具有很好的光致变色行为的可逆性.     

ZnO/SnO2复合透明导电膜性能的研究

采用直流磁控溅射工艺在SnO:透明导电玻璃上沉积一层ZnO膜,制备出ZnO/SnO2复合透明导电膜,作为硅薄膜太阳电池前电极.比较了具有不同ZnO厚度的复合膜氢轰击前后的光电性能,发现适当控制ZnO膜的厚度至关重要.研究了快速热退火(RTA)对薄膜的结构及光电性能的影响,发现400℃退火能够改善薄膜的光学性能.     

TiO2纳米棒复合结构光阳极的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

通过水热法制备了垂直于导电基底的金红石纳米棒阵列,首次通过磁控溅射方法制备了一维阵列金红石/锐钛矿核壳结构,并将其应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs).样品结构和形貌分别利用X射线衍射仪、透射电镜、扫描电子显微镜进行表征观察.结果表明,磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更好的形貌和比表面积.光电转换性能测试表明,与单纯水热生长的金红石纳米棒光阳极相比(1.10;),磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更高的光电转换效率(2.85;),光电转换效率提高了将近2.6倍.     

SnO2负载TiO2纳米管的制备与光催化活性

结合阳极氧化法和脉冲沉积法合成SnO2/TiO2纳米管光催化剂,实现了SnO2纳米颗粒在TiO2纳米管表面的均匀负载.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,以甲基橙为模拟污染物,评价了纳米管的光催化活性.结果表明,SnO2/TiO2纳米管经750℃煅烧后主晶相为锐钛矿相TiO2,含少量金红石相TiO2和SnO2,三者两两之间形成三元异质结,促进光生电子-空穴对的分离,此时SnO2/TiO2纳米管表现出最佳的光催化活性,紫外光下对甲基橙1 h分解比例由32.4;提升至96.5;.     

非晶硅薄膜制备及其晶化特性研究

用磁控溅射法在K9玻璃上沉积了非晶硅(a-Si)膜和a-Si/Al膜,并将其在流动的N2气氛下进行退火.对退火前后的样品进行Raman光谱、XRD和SEM表征和分析.Raman光谱表明随着退火温度的升高,a-Si膜的散射峰出现了明显的蓝移,但XRD结果表明薄膜仍为非晶态;而a-Si/Al膜在温度很低时就已经开始晶化.     

纳米铝粉的性质及其对沉淀法制备纳米氧化铝粉体的作用

研究了纳米铝粉的氧化性质,并利用Al(NO3)3*9H2O、氨水和纳米铝粉为原料,采用液相沉淀法制备出Al(OH)3溶胶,经过真空抽滤和高温煅烧获得了纳米α-Al2O3粉体. 利用DSC/TG曲线分析了纳米铝粉和复合粉体不同温度下晶型和重量的变化,利用XRD分析了不同煅烧温度下复合粉体的成份变化、利用SEM观测了获得的α-Al2O3粉体形貌.研究表明纳米铝粉在相对较低的温度下氧化,这种氧化物籽晶的存在有利于α-Al2O3晶型的低温转化.     

TiO2有序分级结构的制备条件对其形貌和光电转换性能的影响

采用水热法,在钛箔表面成功制备出TiO2纳米线-纳米粒子分级结构光阳极.利用XRD、SEM等表征方法系统研究了制备条件对TiO2有序分级结构物相和微观形貌的影响,讨论了TiO2纳米结构和其光电转换性能之间的关系.结果表明:由于二次水热反应将初级TiO2纳米线阵列转变为纳米线-纳米粒子分级结构,使其比表面积和光电转换性明显提高.然而晶体生长时间过长或水热反应前驱液的浓度较高,都使得生长的纳米结构相互团聚在一起,从而减少其比表面积,降低光电转换性能.最佳的条件是第一步水热反应时间10 h,草酸钛钾溶液浓度0.0075mol/L,第二步水热反应时间6h,TiC14处理液浓度0.05 mol/L,分级结构的光电转换效率达到2.01;.