TiO_2/P3HT纳米复合材料光催化降解甲基橙的动力学研究

用化学氧化聚合法制备了导电聚合物聚3-己基噻吩(P3HT)。用聚3-己基噻吩改性纳米二氧化钛,合成TiO2/P3HT纳米复合微粒。对其光催化降解甲基橙的反应动力学进行了分析,测定了反应的表观活化能。结果表明,纯纳米TiO2和TiO2/P3HT纳米复合微粒光催化降解甲基橙的反应均为一级反应;纳米TiO2经聚3-己基噻吩(P3HT)修饰后在可见光下的光催化活性得到提高,且提高降解温度有利于提高甲基橙的降解率,纳米TiO2经P3HT修饰后降解甲基橙的表观活化能由23.44 kJ/mol下降到19.36 kJ/mol。

TiO_2/P3HT纳米复合微粒制备及表征研究

以纳米二氧化钛(TiO_2)和聚3-己基噻吩(P3HT)为原料,氯仿为溶剂,制备了TiO_2/P3HT纳米复合微粒。采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对复合微粒的结构和性能进行表征和分析。结果表明,通过P3HT修饰后的TiO_2/P3HT与纯TiO_2相比,晶型、粒径和形貌基本没有发生改变,平均粒径22nm;纳米TiO_2/P3HT比纯TiO_2在可见光区的光吸收能力增强,当TiO_2∶P3HT摩尔配合比为30∶1时,在波长508nm,TiO_2/P3HT的吸光度达到1.0123,而纯TiO_2的吸光度为0.10824。

P3HT及CTCHT修饰纳米TiO_2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聚3-己基噻吩(P3HT)及3-己基噻吩和2-噻吩甲酸共聚物(CTCHT)修饰纳米结构TiO2电极的光电转换性质。结果表明,经修饰后的纳米TiO2电极光电流明显增强,光电转换效率得到明显提高。在复合膜电极中存在p-n异质结,异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离,降低了电荷的反向复合几率,提高了光电转换效率。

CdTe包覆TiO_2纳米棒壳核结构有序阵列与P3HT杂化太阳电池研究

采用水热法在含氟二氧化锡导电玻璃(FTO)上制备了有序的金红石型TiO2纳米棒阵列,在TiO2纳米棒阵列上电沉积CdTe纳米晶构成了CdTe包覆TiO2壳核式纳米棒阵列(CdTe/TiO2),然后将聚3-己基噻吩(P3HT)的氯苯溶液旋涂到CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列上构成P3HT包覆CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列的复合结构(P3HT/CdTe/TiO2),在P3HT/CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列复合结构上使用离子溅射法喷镀Au膜构制Au-P3HT/CdTe/TiO2结构的杂化太阳电池,实验测得以Au-P3HT/CdTe/TiO2结构组装的杂化太阳电池的能量转换效率为0.91%。

多孔Cr-TiO_2/P3HT异质结薄膜的制备及光伏特性研究

采用溶胶-凝胶法,利用聚乙二醇2 000(PEG 2 000),成功制备了多孔Cr掺杂TiO2(Cr-TiO2)纳米薄膜,并实现了PEG 2 000含量对Cr-TiO2薄膜多孔结构及其光透射特性的有效调制。对基于该多孔Cr-TiO2纳米薄膜组装的Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的研究结果表明,随PEG 2 000含量的增加,Cr-TiO2薄膜微孔孔径及分布密度的增大有利于提高Cr-TiO2/P3HT异质结光伏器件的光电转换效率。讨论了PEG 2 000对Cr-TiO2薄膜结构及Cr-TiO2/P3HT异质结光伏特性的调制机理。实验结果为无机-有机聚合物异质结光伏器件的研究提供了基础实验数据。

介孔纳米TiO_2/P3HT复合材料的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备出介孔纳米TiO_2;将制备的TiO_2与聚3-己基噻吩(P3HT)通过共混法制备TiO_2/P3HT复合微粒;分别以酸性橙II和亚甲蓝为模型有机污染物,考察TiO_2以及TiO_2/P3HT纳米复合材料在可见光、紫外光和阳光下的光催化活性和光催化稳定性.实验结果表明:P3HT对于介孔纳米TiO_2的掺杂能显著改善介孔TiO_2的光催化性能.掺杂前,介孔TiO_2在30min时对于酸性橙II和亚甲蓝的可见光降解率分别为31.26%和47.38%,紫外光降解率分别为39.47%和60.38%,阳光下的降解率分别为64.37%和76.09%;掺杂后,介孔TiO_2/P3HT复合材料30min时对于酸性橙II和亚甲蓝在可见光下的降解率分别为60.09%和71.45%,紫外光下的降解率分别为82.14%和88.61%,阳光下的降解96.62%和99.50%.

纳米结构TiO_2/聚3-己基噻吩多孔膜电极光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了ITO/聚3-己基噻吩(ITO/P3HT)膜和纳米结构TiO2/聚3-己基噻吩(TiO2/P3HT)复合膜的光电转换性质.结果表明,P3HT膜的禁带宽度为1.89eV,价带位置为-5.4eV.在ITO/TiO2/P3HT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.P3HT修饰ITO/TiO2电极可使光电流发生明显的红移,从而提高了宽禁带半导体的光电转换效率.

聚3—己基噻吩及其掺杂TiO_2材料对NO_2的气敏特性

制作了一种工作于室温下的NO2气体传感器。该传感器以有机聚合物聚3—己基噻吩(P3HT)为敏感材料,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为柔性衬底。对敏感膜进行了SEM表征。室温下,对不同体积分数的NO2进行了测试,对器件尺寸的影响进行了分析,并对响应规律进行了总结。经实验,对NO2测试下限可达到0.2×10-6。为提高敏感性、减小恢复时间,尝试对敏感膜掺杂TiO2,并同未掺杂的敏感膜进行实验比较,发现对体积分数1.5×10-6的NO2,掺杂TiO2可将敏感性提高8%,恢复性也有明显改善,对周期为1060 s的循环测试表明:掺杂TiO2下阻值基本能完全恢复。

Sb_2S_3/TiO_2纳米棒的构筑及其在杂化太阳电池中的应用

采用水热法在FTO导电玻璃基底上,制备了一维有序的TiO_2纳米棒阵列。采用化学浴沉积方法在TiO_2纳米棒有序阵列上沉积Sb_2S_3纳米粒子,形成壳核式Sb_2S_3/TiO_2复合纳米棒阵列结构。通过控制化学浴的沉积时间,可以得到不同厚度Sb_2S_3纳米粒子壳层。通过电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、以及紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等对样品形貌、结构组成以及光性能进行了测定和分析。最终基于P3HT/Sb_2S_3(3 h)/TiO_2为光电极所组装的杂化太阳电池能量转换效率最高,获得了1.15%的能量转换效率。

CdS_xSe_(1-x)包覆TiO_2纳米棒壳核结构的制备及其在杂化太阳电池的应用

采用水热法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)基底上制备了金红石型的TiO2纳米棒阵列;然后采用电化学方法在TiO2纳米棒阵列上沉积不同厚度的CdSxSe1-x纳米晶,形成了CdSxSe1-x纳米晶包覆TiO2纳米棒的CdSxSe1-x/TiO2壳核结构;利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等对其形貌、结构组成等进行了分析和表征,结合循环伏安法及其吸收光谱确定了CdSxSe1-x纳米晶的能级位置。最后以P3HT/CdSxSe1-x/TiO2复合薄膜材料为光活性层组装成固态纳米结构杂化太阳电池,研究了CdSxSe1-x壳层厚度对该电池光电转换性能的影响,结果表明转换效率最高可达到0.68%。

P3HT/CdS/TiO_2/ZnO一维有序核壳式纳米棒阵列的构制及其在杂化太阳电池中的应用研究

采用恒电位法在铟锡氧化物导电玻璃(ITO)上制备了高度有序一维ZnO纳米棒阵列,将ZnO纳米棒阵列在TiO2溶胶中采用提拉法制备出了一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列.在一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积CdS纳米晶得到一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列,然后在一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜得到P3HT/CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米结构薄膜.以该纳米结构薄膜电极为光阳极制备出新型纳米结构杂化太阳电池,研究了该类电池的光电转换性能,初步探讨了该类电池的工作机理.