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低温晶化处理对TiO2纳米管阵列形貌、结构及光电化学性能的影响

曾小飞 , 陶海军 , 陈善龙 , 沈一洲 , 陶杰

材料科学与工程学报

本文通过对所制备的非晶态阳极氧化TiO2纳米管阵列进行水泡、水热以及蒸气热等低温晶化处理,系统考察了低温晶化过程对纳米管阵列形貌、微结构及其模拟太阳光下光电化学性能的影响.研究结果表明:蒸气热处理可促进TiO2纳米管阵列的晶化并保留其管状的形貌特征,最终获得最佳的光电化学性能;水热处理可获得锐钛矿相TiO2,但会使管结构转变为颗粒;水泡处理受水在纳米尺度的管中流动行为的影响,导致管阵列只有管口部分晶化.

关键词: 阳极氧化 , TiO2纳米管阵列 , 低温晶化处理 , 光电化学性能

ZnO纳米团簇与CdSe纳米棒复合膜的光电化学性能研究

郝彦忠 , 马洁霞 , 崔玥 , 孙宝 , 丁俊其

功能材料

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.

关键词: ZnO纳米团簇 , CdSe纳米棒 , 复合膜电极 , 光电化学性能

电解液对TiO_2薄膜电极光电化学性能的影响

王春涛 , 张文魁 , 蒋磊 , 石德苏

材料科学与工程学报

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。

关键词: 电解液 , 磁控溅射 , TiO2薄膜电极 , 光电化学性能

锗掺杂二氧化钛薄膜的溶胶凝胶法制备和性能研究

周婧 , 赵高凌 , 韩高荣

功能材料

二氧化钛是一种无毒、廉价、稳定的半导体材料,被广泛用作光电化学太阳能电池的电极材料,适当掺杂可以增强其光电性能.以钛酸丁酯和四正丁氧基锗烷为主要原料,采用溶胶-凝胶提拉涂膜法制备了Ge掺杂的TiO_2薄膜.通过X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见吸收光谱、电流-电压曲线等测试手段研究了薄膜的结晶性能、微观结构和光电性能随Ge掺杂量的变化规律.结果表明,Ge掺杂量x=0.10时,形成Ti_(1-x)Ge_xO_2固溶体,x=0.15时,形成非晶态.掺锗后薄膜表面颗粒密度增大,薄膜比较致密.随着Ge掺杂量的增加,吸收光谱吸收边蓝移,光电化学性能也得到一定提高.在Ge掺杂量为0.05时,光电流达到最大值17A/m~2.同时,研究了锗掺杂对光电流的影响.

关键词: 锗掺杂 , TiO_2薄膜 , 光电化学性能 , 溶胶凝胶法

聚乙二醇辅助电沉积ZnO纳米棒阵列的研究

孙宝 , 郝彦忠 , 郭奋 , 李英品 , 曹寅虎

功能材料

以聚乙二醇(PEG-400)为添加剂,采用恒电位方法直接在ITO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列膜,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段对ZnO纳米棒阵列的形貌和结构进行了表征。结果表明所得ZnO纳米棒为六方纤锌矿型单晶结构,沿着垂直于基底的c轴极性生长,呈现出均匀的六方棒状形貌;在电沉积初期,PEG-400通过其大分子链的空间位阻作用及包覆作用对ZnO成核粒子的形貌和分散性产生显著影响,进而可以有效调整进一步生长所得ZnO纳米棒阵列的密度和垂直度,当PEG-400在电沉积液中的体积分数为2%时,可以得到取向良好垂直度高的纳米棒阵列;光电性能测试表明,ZnO纳米棒阵列膜电极的光电流随着阵列规整度提高而增大。

关键词: ZnO纳米棒阵列 , PEG-400 , 种子层 , 电化学沉积 , 光电性能

阳极氧化TiO2纳米孔薄膜光电化学性能研究

李菲晖 , 潘微 , 巩运兰 , 张弘青

电镀与精饰 doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2013.07.002

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.

关键词: 阳极氧化 , TiO2纳米孔薄膜 , 电化学方法 , 光电化学性能 , 附载 , 光敏剂

AgX(Cl,Br)-TiO2复合材料光电化学研究

张亚萍 , 张安玉 , 于濂清 , 董开拓 , 李焰 , 郝兰众

无机材料学报 doi:10.15541/jim20150467

以阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列作为基底,用沉积法在TiO2纳米管上复合AgCl和AgBr纳米颗粒形成AgX-TiO2异质结.采用XRD、FESEM等分析结果表征,结果表明:AgCl以厚度为50 nm、长度为1μm的片状结构堆叠分布,AgBr的沉积过程较温和,沉积速度相对更慢,均匀分散在TiO2纳米管表面;随着沉积次数增加,纳米管阵列表面形貌发生改变.光电化学研究表明:样品经过复合AgBr后,可以有效提高TiO2纳米管阵列的光电转化效率,当AgBr沉积1次时,其光电转化效率达到2.67%,而复合的AgCl对于TiO2纳米管阵列的光电效率改善效果欠佳.

关键词: 阳极氧化法 , 二氧化钛纳米管 , 卤化银 , 光电化学

NiFe2O4/TiO2纳米棒阵列薄膜光电化学性能和光催化性能研究

高鑫 , 刘祥萱 , 朱左明 , 谢拯 , 佘兆斌

无机材料学报 doi:10.15541/jim20160048

用水热法制备一维有序纳米棒状TiO2薄膜(TiO2 NRAs),并采用浸渍沉积煅烧得到NiFe2O4/TiO2 NRAs.借助SEM、TEM、XRD、Raman、XPS、UV-Vis等对样品的物相和形貌结构进行了表征,结果表明:NiFe2O4纳米颗粒均匀沉积在金红石相TiO2 NRAs表面,使TiO2光谱吸收范围拓展至可见光区.利用电化学工作站对其光电转换性能进行研究,发现NiFe2O4改性后的TiO2在可见光下光电流响应显著增大,在电压-电流曲线和电流随时间开关灯变化中,NiFe2O4/TiO2 NRAs的光电流密度分别是纯TiO2 NRAs的12倍和8倍.NiFe2O4/TiO2 NRAs可见光下降解偏二甲肼(UDMH)的效率是单纯TiO2 NRAs降解率的3倍,并对光催化降解机理进行了探讨.

关键词: TiO2纳米棒阵列 , NiFe2O4/TiO2纳米棒阵列 , 光电化学性能 , 光催化

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