TiO_(2)/Bi_(2)S_(3)纳米棒交联异质结构增效光电化学性能

利用光电化学分解水技术实现太阳能到氢能的直接转化是解决能源和环境问题最有希望的方法之一。通过自组装溶剂热法将Bi_(2)S_(3)纳米棒与TiO_(2)纳米棒复合,构建了Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)纳米棒交联异质结构用作光电催化分解水的光阳极。研究了不同反应温度对其光电性能的影响,其中反应温度为160℃时构建的Bi_(2)S_(3)/TiO_(2)光电极的光电流密度达到0.2 mA/cm^(2),是原始TiO_(2)纳米棒光电极的20倍。

TiO_2修饰的镍基光电极的制备及光电化学性能

通过溶胶-凝胶法,直接在导电的金属镍基上制备多孔TiO2纳米薄膜,利用STM观察电极的表面形貌,所制TiO2粒径约为20～80nm,随着烧结温度的升高,TiO2纳米薄膜表面孔的数量增多、孔径增大.用循环伏安法分析了电极的光电化学性能,结果表明,电极的光电响应随烧结温度的升高和薄膜厚度的增加而增大.

温度对Zn掺杂TiO_2薄膜光电化学性能的影响

以四氯化钛为前驱体,以ZnCl2为锌源,采用溶胶-凝胶法在纯钛基体上制备了Zn掺杂纳米TiO2薄膜(Zn-TiO2),研究了温度对Zn掺杂纳米TiO2薄膜在0.2mol/L Na2SO4中的光电化学性能的影响。根据Mott-Shottky曲线可知,Zn-TiO2薄膜为n型半导体;经过300℃热处理的Zn-TiO2薄膜,导带位置最高,空间电荷层宽度W最大。从电化学阻抗谱得到,光照下300℃热处理的Zn-TiO2薄膜电阻较暗态下降低最多。通过线性伏安曲线发现,300℃热处理的Zn-TiO2薄膜具有最强的光电流。

BiVO_4膜电极的制备及其光电化学性能

以自制的BiVO4纳米粉制备膜电极, 采用电化学方法较系统地研究了退火温度和膜厚对BiVO4膜电极的光电化学行为和电子输运与复合的影响. 结果表明: 退火温度和膜厚对BiVO4膜电极的光电特性有显著的影响. 膜厚为6.75 μm时, BiVO4膜电极具有最佳的光电化学特性. 退火温度低于500 °C时, 膜电极的光电活性随着温度的升高而增强, 至500 °C时达到最大值; 此后膜电极内的体相缺陷明显增加, 导致其光电活性逐渐降低. BiVO4膜电极有良好的可见光光电转换效率, 并利用其单色光转换效率曲线计算得到BiVO4的带隙为2.36eV, 采用莫特-肖特基电化学法测得其平带电位为-0.7 V (vs Ag/AgCl). 上述结果为BiVO4光催化体系的优化提供了重要的参考.

复合方式对MWCNTs/TiO_2纳米复合薄膜光电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同复合方式的系列多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)/TiO2纳米复合薄膜电极.通过SEM表征了薄膜的表面形貌,并测定了MWCNTs引入前后对TiO2晶型结构和光吸收性能的影响以及不同复合方式的纳米复合薄膜的光电化学特性.结果表明,MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜表面形成无序多孔的形貌,其光谱吸收边可拓展到可见光区;MWCNTs底层分布的纳米复合薄膜比纯TiO2表现出更好的光电活性,而MWCNTs在表层分布及均匀分布的纳米复合薄膜的光电活性相对较差.依据载流子分离原理探讨了不同复合方式对纳米复合薄膜光电性能的影响,底层分布MWCNTs的纳米复合薄膜由于MWCNTs有效地收集传递电子并阻止载流子的复合从而提高了光电化学活性.

柔性透明导电基底上二氧化钛自组装薄膜的制备及光电化学性能

通过层层自组装技术,以结晶的二氧化钛为原料,在不使用聚电解质的情况下,免除了高温煅烧,直接在柔性透明导电基底上制备了全纳米二氧化钛颗粒自组装薄膜。二氧化钛源主要包括带有异种电荷的锐钛矿二氧化钛溶胶和Degussa的P25二氧化钛,溶胶中的超细二氧化钛纳米晶在制备过程中起到了调节薄膜微观结构的作用,提高了薄膜的均匀性和致密度。将二氧化钛自组装薄膜作为工作电极,在三电极体系中进行光电化学测试,表面均匀致密的二氧化钛薄膜电极表现出了更高的光电化学性能,加入溶胶后获得的自组装薄膜电极所得到的光电流强度较由全P25组装的薄膜电极提高了近25%。

CdSe薄膜的溶剂热制备及其光电化学性能研究

以CdCl2.2.5H2O为镉源,以Se粉为硒源,在苄胺体系中,180℃溶剂热条件下制备了CdSe纳米晶薄膜。并用XRD、SEM、TEM、UV-vis等对产物进行了一系列的表征,结果表明在该条件下可以得到粒径在10~20nm、较为均匀的CdSe纳米晶薄膜。同时在标准的三电极体系下,测试了CdSe纳米晶薄膜电极的光电化学性能。在光强32mW/cm2的模拟太阳光的照射下,该电极的开路电压（Voc）为0.395V,光电流密度（Isc）为0.951mA/cm2,填充因子（FF）为0.51,该电池的光电转化效率η为0.6%。

电解液对TiO_2薄膜电极光电化学性能的影响

本文先用直流磁控溅射法分别在ITO导电玻璃基底上沉积TiO2和TiN二种纳米薄膜,再在500℃的马弗炉氧化性气氛下进行退火处理,制得TiO2/ITO和TiO2-xNx/ITO薄膜电极。样品的结构和成分用XRD和XPS进行表征。然后分别采用pH=10的Na2CO3/NaHCO3缓冲溶液和1M KOH水溶液作为电解液,在三电极体系中用线性扫描伏安法(LSV)和电流时间曲线(i-t)法测定二种薄膜电极在光照和暗态下的光电化学性能。研究结果表明:以1M KOH水溶液作为电解液比pH=10的Na2CO3/NaHCO3缓冲溶液作为电解液更有利于样品发挥其光催化活性;同时,TiO2-xNx/ITO薄膜电极比TiO2/ITO具有更好的光电化学性能。

三维ZnO/CdS光电极的制备及其光电化学性能研究

采用两步水热法,在FTO基底上制备了ZnO/CdS阵列薄膜。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品的形貌和结构进行了表征,发现通过改变水热前驱体溶液中的表面活性剂,可以有效改变ZnO/CdS光电极的形貌。制备了一维和三维结构的ZnO/CdS薄膜,以制备的薄膜作为光电极,研究了其光电化学性能,发现三维ZnO/CdS电极具有更高的光电流密度和能量转化效率,分析了电极光电化学性能提升的内在机制。

n型Cu_2O薄膜的简易水热法制备及其光电化学性能

采用一种简单的水热法,通过控制反应时间,使用铜片在只含有Cl^-的非含铜前驱物的NaCl溶液中生长出了n型Cu_2O薄膜。对制备的样品进行了X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光电化学等表征或测试。本水热法相对其他的水热法工艺更简单,成本更低且能进行快速大规模化的生产。且得到的n型Cu_2O薄膜晶化程度高,经过Cl^-掺杂后,载流子浓度高达9.75×10^(17) cm^(-3),在可见光照射下表现出较好的光电转换性能。光电化学和电化学阻抗谱表明在中等浓度(0.1 mol·L^(-1))NaCl溶液中90℃的条件下水热反应50 h制备的Cu_2O薄膜具有最好的光电性能。

阳极氧化TiO_2纳米孔薄膜光电化学性能研究

采用二步电压施加方法在不同电压下制备了一系列的二氧化钛纳米孔薄膜,并用电化学表征手段,通过测试不同电压下制备的二氧化钛纳米孔薄膜的开路电位-时间曲线来研究其光电化学特性。结果表明,采用二步电压施加法在80～140V电压条件下制备的二氧化钛纳米孔薄膜的开路电压在光照前后的变化最大,说明其对光的感应最好,光电性能最好,附载光敏剂改善了二氧化钛纳米孔薄膜的光电化学性能,且随着附载时间的增加,光电性能逐渐提高,附载60min达到饱和,继续增加附载时间光电化学特性不再发生变化。

高活性TiO_2薄膜电极的制备及其光电化学性能

以Ti(n-OC4H9)4和CH3COOK为原料,采用溶胶-凝胶法在导电玻璃基底上制备K2Ti2O5薄膜,进一步以K2Ti2O5薄膜为前躯体,用离子交换法获得TiO2纳米薄膜电极。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的组成和表面特征;以草酸为有机污染物代表,通过光电化学技术考察薄膜的光电化学活性。结果表明:TiO2纳米薄膜具有锐钛矿晶型,其粒径随着K2Ti2O5薄膜制备温度的降低而减小,约为30～150nm;TiO2纳米薄膜在0.1mol/LNa2SO4溶液中具有典型的光电化学活性以及较高的稳定性,比在含少量草酸的溶液中采用溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜具有更强的光激发和更稳定的光电流响应性能,TiO2薄膜电极的平带电位发生负移,负移值为0.140V(vsSCE),饱和光电流密度为0.32mA/cm2。

功能模板导向合成介孔三氧化钨及其光电化学性能

以钨酸(H2WO4)为钨前驱体,十二烷胺(DDA)为模板剂,利用模板剂的结构导向功能,合成了比表面积为57.3 m 2·g^-1的介孔三氧化钨(DDA-WO3),是未用DDA制备的非介孔WO3(H2WO4-WO3)的2.35倍。X射线衍射(XRD)结果表明,400℃下煅烧的DDA-WO3是具有单斜晶型结晶孔壁的无序介孔结构。此外,400~550℃下煅烧的DDA-WO3的结晶度均高于同条件的H2WO4-WO3。400℃下的DDA-WO3/FTO(掺氟氧化锡)在1.0 V的Ag/AgCl偏压作用下,可以产生0.18 mA·cm^-2的饱和光电流,是H2WO4-WO3/FTO(0.06 mA·cm^-2)的3倍。增强的光电化学(PEC)活性主要因为DDA-WO3/FTO的大表面积降低了低结晶度对PEC性能的不利影响,成为影响PEC活性的主要因素。500℃煅烧导致了DDA-WO3/FTO介孔结构的坍塌,但高的结晶度仍然保持其优越的PEC催化活性。

SnO_2微米线的直接沉淀法制备及其光催化、光电化学性能研究

利用简单的直接沉淀法,采用聚乙二醇为导向剂,在常温下合成了SnC_2O_4微米线,其平均轴向长度为109.6μm,直径为0.95μm。经过煅烧后制备了大长径比的SnO_2微米线,并利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等分析手段对其进行了表征。以罗丹明B为探针反应研究样品的光催化活性,结果表明,由于较大的比表面积、独特的孔结构,4h光催化降解率高达80%,同时探索研究了其光电化学性能,当外偏压为2V时,光电流响应为6.03μA/cm2。

ZnO纳米团簇与CdSe纳米棒复合膜的光电化学性能研究

用水热法合成了粒径均匀、分散良好的花状ZnO纳米团簇和CdSe纳米棒。讨论了ITO/ZnO/CdSe复合膜电极光电性能的影响因素,对比研究了ITO/ZnO纳米团簇及ITO/CdSe纳米棒膜电极的光电化学性能,实验表明:复合膜电极拓展了在长波方向的光吸收,提高了光电转换效率;当ZnO与CdSe复合摩尔比为1:3时,ITO/ZnO/CdSe纳米复合膜电极在本实验中得到最高光电转换效率(IPCE)25.27%,远远高于单一ITO/ZnO花状纳米团簇膜电极和ITO/CdSe纳米棒膜电极。

二元ZnCo-LDH助催化剂对BiVO4光电化学性能的促进

钒酸铋(BiVO4)是最有前景的将太阳能转化为氢能(STH)的光阳极材料之一,但其本身严重的电子-空穴复合严重影响了其实用性。本文中,我们报道了用一步电沉积法将高效的二元ZnCo-LDH助催化剂沉积在钒酸铋(BiVO4)光阳极上,大大提升了钒酸铋(BiVO4)的光吸收能力,并且加速了水氧化反应动力学,显著促进了光生空穴向半导体表面的转移,减轻了表面电荷复合。BiVO4/ZnCo-LDH光阳极在1.23V(vsRHE)偏压下,0.5mol·L^-1磷酸钾(KPi)电解液中的光电流密度达到2.85mA·cm-2,是纯BiVO4的2.59倍,且起始电位(Von)从930mV下降到270mV。BiVO4/ZnCo-LDH复合光阳极表现出65%的高表面电荷分离效率(1.23V(vsRHE)),而纯BiVO4的仅为30%。

ZnO/V_2O_5纳米管阵列的合成及其光电化学性能研究（英文）

通过简单直接的两步电化学沉积法成功制备了核壳结构的ZnO/V2O5纳米管阵列.通过采用XRD,SEM,TEM和XPS等表征手段对这些制备的ZnO/V2O5核壳纳米管结构的物相和微结构进行分析.光电化学测试结果表明:ZnO/V2O5核壳纳米管阵列相比于单一的ZnO纳米棒阵列具有明显增强的光电化学性能,使其有望在光解水领域得到广泛的应用.

CdSe/CdS纳米颗粒共敏化ZnO光电极的制备及光电化学性能研究

采用电沉积法将CdS和CdSe纳米颗粒沉积在ZnO纳米线阵列上得到CdSe/CdS纳米颗粒共敏化ZnO光电极。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱仪等对所得样品结构和形貌进行表征,并通过紫外-可见分光光度计和电化学工作站测试其光吸收性能和光电化学性能。结果发现,相对纳米颗粒单敏化CdS/ZnO光电极而言,纳米颗粒共敏化CdSe/CdS/ZnO光电极具有更好的可见光吸收性能,进而提高短路电流密度和光电转换效率分别到9.56mA/cm2和1.89%。

TiO_2纳米薄膜厚度对CdS纳米柱阵列光电化学性能和稳定性的影响

利用水热合成法在导电玻璃表面上原位生长CdS纳米柱阵列(CdSNRA),然后通过浸渍提拉法在其表面涂覆TiO_2纳米薄膜,制备CdSNRA@TiO_2异质结复合结构材料。利用扫描电镜、X射线衍射、紫外可见光吸收、拉曼光谱等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了TiO_2薄膜厚度对CdSNRA@TiO_2复合结构光电极的光电化学性能的影响。结果表明,覆盖50 nm厚TiO_2层的CdSNRA复合结构光电极在可见光下具有更好的光电性能和稳定性,这归因于CdSNRA核和TiO_2壳之间光生电子和空穴的有效分离。

石墨烯修饰TiO_2纳米薄膜的光电化学性能

采用氧化还原法制备了石墨烯胶体,与TiO2纳米颗粒复合,在FTO玻璃衬底上沉积TiO2纳米薄膜。SEM表明,石墨烯覆盖在TiO2纳米颗粒表面上,起到修饰TiO2表面的作用。组装成的染料敏化太阳能电池,光电化学性能研究结果表明,经过石墨烯表面修饰的光电转化效率提高了3倍。进一步阻抗研究分析,经过石墨烯修饰后,可以增加载流子在TiO2之间的传输效率。