纳米尺度TiO2／聚吡咯多孔膜电极光电化学研究

用光电流作用谱，光电流－电势图和ＵＶ－Ｖｉｓ光说研究了ＴｉＯ２／聚吡咯多孔膜电极在不含氧化还原对和含不同氧化还原体系电解质溶液中的光电转换过程。ＴｉＯ２／聚吡咯多孔膜电极双层ｎ型半导体结构，内层ＴｉＯ２多孔膜的禁带宽度为３．２６ｅＶ，外层聚吡咯膜的禁带宽度为２．２ｅＶ。     

纳米尺度TiO2微粒多孔膜电极光电化学

用光电流作用谱、光电流-电势图和瞬态光电流谱等光电化学方法研究了TiO2多孔膜电极在含不同氧化还原体系的电解质溶液中的光电转换过程.结果说明TiO2多孔股为n-型半导体，其禁带宽度为3.26eV.当在电解质溶液中加入醌二苯酸（BQ／HQ），TiO2多孔膜电极的光电流作用谱形基本与没加氧化还原对时类似。在可见光区的光电流拖尾是由于醌被光激发，然后给出电子到TiO2多孔膜导带而产生阳极光电流.而在电解质溶液中加入Fe（CN）3-6-／4-时，TiO2多孔膜电极的光电流作用谱有明显的改变.除了在小于380nm短波区有光电流峰外，还在400-600nm的可见光区观察到宽的光电流峰，大大增加了光电流转换效率.同时在小于-0.2V下为阳极光电流，在-0.2V～0.3V电势区间为明显阴极光电流，在大于0.3V下可观察到较弱的阳极光电流.当电极电势大于-0.2V时，光电流瞬态谱在开始光照时有一阴极瞬态光电流尖峰，然后转变为阳极稳态光电流.这是因为当电极电势较负时，Fe（CN）4-6与TiO2的电子传递络合物可以吸收光子，光生电子迅速注入TiO2导带，然后还原溶液中的而产生阴极光电流.     

CeO2—TiO2复合纳米晶多孔膜的光电化学行为

用溶胶凝胶法制备了CeO2－TiO2复合纳米晶多孔膜电极，并用XRD及原子力显微镜（AFM）进行表征．通过光电化学研究，发现了CeO2-TiO2复合纳米晶电极光响应的p型和n型转换现象．结果表明，随着CeO2含量的不同及外电场的变化，CeO2－TiO2复合纳米晶电极可以呈现不同的光响应．     

Zn(Ⅱ)和La(Ⅲ)共掺杂TiO2纳米晶多孔膜电极光电化学行为研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn（Ⅱ）、La（Ⅲ）共掺杂TiO2纳米粒子（掺杂0．5％Zn（Ⅱ）及0．5％La（Ⅱ））,并制成了TiO2、掺杂0．5％Zn（Ⅱ）及共掺杂0．5％Zn（Ⅱ）和0．5％La（Ⅱ）的TiO2纳米晶多孔膜电极,对该3种电极进行了电化学及光电化学研究,实验发现,用Zn（Ⅱ）单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流大于未掺杂的TiO2纳米多孔膜电极,而Zn（Ⅱ）和La（Ⅲ）共掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流又大于Zn（Ⅱ）单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极,对该掺杂电极的光电转换机理进行了探讨。     

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。     

Ru(bpy)2(NCS)2染料敏化CdS/Zn2+TiO2复合半导体纳米多孔膜的光电化学

采用水热法合成了Zn²⁺离子掺杂的TiO₂纳米粒子[Zn²⁺掺杂量0.5%(物质的量的比)],并用光电化学方法研究了经Ru(bpy)₂(NCS)₂(bpy=2,2′bipyridine₄,4′dicarboxylicacid)分别敏化的掺杂Zn²⁺的TiO₂电极(简写为Zn²⁺-TiO₂)和CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学行为.实验证明Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化Zn²⁺-TiO₂电极的光电转换效率高,且敏化Zn²⁺TiO₂电极和敏化CdS/Zn²⁺TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比Zn²⁺-TiO₂电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动.在360600nm范围内,Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极光电转换效率最好.     

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．     

染料敏化La~(3+)掺杂的TiO_2纳米多孔膜光电化学

采用水热法合成了La3+离子掺杂的TiO2 纳米粒子 (La3+掺杂量 0 .5mol% ) ,并用光电化学方法研究了Ru(bpy) 2 (NCS) 2 (bpy =2 ,2’_bipyridy1_4 ,4’_dicarboxylicacid)敏化La3+掺杂的TiO2电极 (简写为La3+_TiO2 )的光电化学行为 .实验证明Ru(bpy) 2 (NCS) 2 敏化La3+_TiO2 复合半导体纳米多孔膜电极的光电转换效率和电池能量转换效率随电极的膜厚增加而提高     

硫化物/Ru(II)络合物复合敏化TiO2纳米多孔膜

用光电化学方法研究了ＣｄＳ,ＰｄＳ和Ｒ１１Ｌ２（ＮＣＳ）２,（Ｌ＝２,２′－ｂｉｐｙｄｉｎｅ－４,４′－ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄ）复合敏化ＴｉＯ２纳米晶电极的光电化学行为,结果表明,采用复合敏化比用Ｒ１１（ＩＩ）络合物单独敏化ＴｉＯ２纳米晶电极效果好,大大提高了光电转换效率,主要原因是采用复合敏化,可防止ＴｉＯ２导带上由光注入产生的电子的反向转移,避免了电子的损失。     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO(氟掺杂氧化锡)多孔纳米片为模板,制备了TiO2/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度Jsc、开路电压Voc和填充因子FF分别为:5.57%、9.26 mA·cm-2、0.835 V和72.04%。这个效率略高于P25(5.32%),但远高于ZnO(2.41%)。     

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.     

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.     

3d过渡金属掺杂TiO2纳米晶膜电极的光电化学研究

应用原子力显微镜和X射线粉末法对3d过渡金属离子Cr(Ⅲ),Fe(Ⅲ),Mn(Ⅱ),Co(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)掺杂TiO₂纳米晶粒(简写为m^3d-TiO₂)作了表征,并用光电化学方法研究了m^3d-TiO₂纳米结构多孔膜电极.实验结果表明,m^3d-TiO₂纳米粒子的颗粒较均匀,粒径约为15nm,其晶型为锐钛矿和板钛矿的混晶.在所研究的m^3d-TiO₂中,只有Zn²⁺-TiO₂电极的光电流大于未掺杂的TiO₂纳米结构多孔膜电极.3d金属离子的掺杂引起各电极的光电流信号在一定波长范围内出现p-n转型现象.     

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.     

PMC敏化SnO2纳米结构多孔膜电极的光电化学特性

研究了五甲川菁（PMC）敏化SnO2纳米结构电极的光电化学行为．结合循环伏安曲线及五甲川菁的光吸收阈值,初步确定了五甲川菁染料电子基态和激发态能级．结果表明,五甲川菁染料电子激发态能级能与SnO2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地提高SnO2纳米结构电极的光电流,使SnO2纳米结构电极吸收波长红移至可见光区和近红外区,光电转换效率（IPCE）得到明显改善,其值最高可达45．7％．     

Preparation and Photocatalytic Characterization of Nanoporous TiO2

Nanoporous TiO2 photocatalysts were prepared by use of controlled drying method with surfactants. The surface area and porous properties are dependent on the chain length of incorporated surfactant cation. The TiO2 materials prepared in the presence of surfactant molecules during the gel formation exhibit much higher photocatalytic activity than that prepared in the absence of surfactants.     

PMC敏化SnO2纳米结构多孔膜电极的光电化学特性

研究了五甲川菁(PMC)敏化SnO2纳米结构电极的光电化学行为.结合循环伏安曲线及五甲川菁的光吸收阈值,初步确定了五甲川菁染料电子基态和激发态能级.结果表明,五甲川菁染料电子激发态能级能与SnO2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地提高SnO2纳米结构电极的光电流,使SnO2纳米结构电极吸收波长红移至可见光区和近红外区,光电转换效率(IPCE)得到明显改善,其值最高可达45.7%.     

3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物修饰纳米结构TiO2薄膜电极的光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了铟锡导电玻璃(ITO)/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)膜电极以及ITO/TiO₂/3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)复合膜电极的光电转换性质. 结果表明, CTCHT膜为p-型半导体, 禁带宽度为2.44 eV, 价带位置为－5.73 eV. 研究表明在ITO/TiO₂/CTCHT复合膜电极中存在p-n异质结, p-n异质结的存在能够使光生电子和空穴有效的分离, 有效地降低了电荷的反向复合几率, 提高了光电转换效率, CTCHT膜修饰ITO/TiO₂电极可使光电流增强, 使宽禁带半导体电极的光电转换效率得到改善.     

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.