CuO和CuS量子点修饰单晶TiO_2纳米棒阵列及光电转化性能表征

通过浸渍沉积法,对TiO2纳米棒阵列进行了CuO和CuS量子点修饰。通过场发射扫描电镜可以清楚观察到量子点均匀分散于TiO2纳米棒表面,粒子尺寸随反应物中Cu2+的浓度增加而增大,且CuS比CuO尺寸大,颗粒间团聚严重。修饰前后TiO2的晶相组成没有发生明显变化,均为正方金红石相,含铜量子点的结晶相也未出现。在模拟太阳光辐射下,少量的CuO和CuS量子点沉积都能显著提高复合体系的光电响应,最高短路光电流密度分别约为空白TiO2的5倍和3.5倍,说明表面量子点敏化提高了光致电荷分离与转移效率。过量的CuO和CuS沉积会导致粒子尺寸的增大和团聚,不利于和TiO2之间的电荷转移,光电流随之降低。另外,CuO敏化TiO2的光电转化性能和稳定性都要优于CuS,推测这是由于CuS粒子大,易团聚,并且在光照下容易得电子形成更加稳定的Cu2S所致。     

利用金纳米晶等离子共振效应实现量子点敏化太阳能电池的光电流增强（英文）

近年来,金、银、铜等金属纳米颗粒被广泛应用在光电器件中,这些金属颗粒自身特有的光散射效应或等离子共振效应可以用来增强光电器件中的光电流,但较少有研究能够在一维纳米线阵列体系中直接观察到这种光电流产生和增强的现象.本文通过水热反应制备了TiO2纳米棒阵列,通过柠檬酸钠还原HAuCl4 3H2O的方法制备了直径约20 nm的金纳米晶.为研究金纳米晶在量子点敏化太阳能电池中的光电流增强效应,构筑了ZnS/CdSe/CdS/TiO2核-壳结构的纳米线阵列化光阳极.在该量子点敏化太阳能电池体系中,通过简单地引入金纳米晶,短路电流从7.788 mA/cm2增加到8.574 mA/cm2,增强了约10%;整个器件的光电转换效率从1.66%增加到1.73%,增强了约4.2%.这种增强效应主要来源于金纳米晶受到激发后电子向ZnS/CdSe/CdS/TiO2光阳极注入所导致.为进一步证实该结论,通过原位反应使所制备的金纳米晶与TiO2纳米棒阵列复合,构筑了单一的Au/TiO2复合体系,在可见光照射下,清楚地观察到了光电流产生现象;而单一的TiO2在可见光照射下,并不能产生光电流.     

ITO/M3d-TiO2/CdS纳米结构多孔膜电极的光电化学

利用水热法制备了几种过渡金属离子(Zn2+、Co2+、Cu2+)掺杂的TiO2复合纳米粒子(表示为M3d-TiO2),测定了M3d-TiO2纳米结构多孔膜电极和用CdS敏化各掺杂电极的光电流作用谱和光电流-电势曲线.实验结果表明,在所研究的M3d-TiO2电极中,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.用CdS敏化各掺杂电极,避免了电子损失,大大提高了光电转换效率,讨论了敏化电极的光电转换机理.     

PbS对电极的制备及其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

采用电化学沉积法在ITO透明导电玻璃上制备PbS纳米晶薄膜,研究其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响.研究发现,该PbS纳米晶薄膜由粒径约几十纳米到几百纳米的颗粒堆积而成,形成了较疏松的薄膜结构.X线衍射分析表明,该PbS为立方相结构.采用PbS薄膜作为对电极,CdSe量子点敏化TiO2纳米晶薄膜为光阳极组装电化学电池,电池的效率由Pt对电极的0.045%增大到0.098%,表明PbS对电极的电催化活性优于Pt对电极.     

油溶性及水溶性碳量子点敏化太阳能电池性能

以纯柠檬酸为碳源,分别使用十六胺(HAD)和4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺作为碳量子点表面钝化剂,采用一步合成法合成油溶性及水溶性2种碳量子点,以此为染料制备出染料敏化太阳能电池,研究了其光电性能和电化学阻抗谱.该电池采用光阳极-电解质-光阴极(对电极)结构.光阳极采用TiO2纳米颗粒多孔薄膜结构,电解质为常用I-/I3-电解质体系,光阴极为Pt薄膜电极.测试结果表明:在AM 1.5G标准太阳光照下,油溶性碳量子点敏化太阳能电池的短路光电流为0.515 mA/cm2,开路光电压为0.461 V,填充因子为63.17%,转化效率为0.15%;水溶性碳量子点敏化太阳能电池的短路光电流为0.598 mA/cm2,开路光电压为0.549 V,填充因子为65.59%,转化效率为0.22%.数值均优于已报道的文献.     

CdSe/CdS量子点共同敏化TiO_2纳米管阵列光阳极研究

为了探究量子点共敏化对TiO_2纳米管阵列太阳能电池的光电转换效率的影响,采用连续离子层沉积法制备了不同循环沉积次数的Cd Se量子点敏化和Cd Se/Cd S量子点共敏化TiO_2纳米管阵列光阳极,并采用能谱分析、扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外吸收光谱等方法对光阳极进行了表征。以制得的光阳极组装了太阳能电池,并对其光电转换效率和伏安特性进行了测试。研究结果表明:制备的Cd Se/Cd S量子点共敏化太阳能电池比Cd Se量子点单独敏化的太阳能电池更有效地吸收长波太阳光,在波长为575 nm处最大光电转化效率达到35.3%,对640 nm波长的光仍然有超过10%的量子效率;最大短路电流密度为5.45 m A/cm2,开路电压为0.64 V,光电转换效率达到1.95%,Cd Se/Cd S量子共敏化太阳能电池光电转换效率比Cd Se量子点单独敏化的提高了约2倍。     

复合对电极CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳能电池

采用水热法和磁控溅射法相结合,在FTO导电玻璃上分别制备金属Pt和Cu1.8S/CuS薄膜,构成复合对电极,并将其成功应用到CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳电池中.这种复合对电极能够与多硫电解质相匹配,有效地提高量子点敏化太阳能电池的光电转化效率.利用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜电极(SEM)和透射电镜(TEM)对复合对电极和TiO_2纳米管光阳极的结构与形貌进行表征,通过AM1.5模拟太阳光测试系统对其光电性能进行表征.结果表明:复合对电相较与传统的Pt对电极和Cu1.8S/CuS单一对电极而言具有明显优势,提高了CdS量子点敏化太阳能电池的短路电流密度(9.27 m A/cm~2)、开路电压(0.577 V)和填充因子(49.4%),最终获得2.64%的光电转化效率.     

纳米晶TiO_2在染料敏化太阳电池中的应用

以P25为原料,采用水热法制得以菱形为主、直径为10～15nm、比表面积达112m2/g的纳米晶TiO2.用该纳米晶TiO2制膜,并与用P25粉制成的膜进行对比,通过扫描电子显微镜、氮气吸附装置等对两种膜进行分析和表征.结果表明:纳米晶TiO2制成的膜颗粒小、分布均匀,BET比表面积是P25膜的两倍,膜厚相同时染料吸附量是P25膜的两倍多.将纳米晶TiO2膜与P25膜用于染料敏化太阳能电池上,分析染料敏化太阳能电池的光电特性,结果表明,用纳米晶TiO2组成的染料敏化太阳能电池具有高的光电流密度和转换效率.     

微波辅助合成CdTe量子点及在太阳能电池中的应用

以CdCl2和Na2TeO3为反应物,巯基丙酸作为稳定剂和还原剂,通过微波辅助法快速合成高质量CdTe量子点,用CdTe量子点和染料N719共敏化TiO2纳米管阵列,以此为光阳极组装敏化太阳能电池。采用X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、扫描电镜和透射电镜等分析手段对样品进行表征,最后测定太阳能电池的光电转化效率。相对于传统CdTe量子点制备过程,采用巯基丙酸同时作为还原剂和稳定剂可以将以往的两步反应简化为一步,不需要复杂操作和氮气保护,减少了实验过程中有毒气体的排放;同时采用微波辅助法制备,还可以使量子点的生长更加快速。随着微波加热时间的增加,制得的量子点粒径增大,荧光发射峰红移,紫外可见吸收峰红移,量子产率最高达到63.6%。以CdTe量子点和染料N719共敏化TiO2纳米管阵列为光阳极的太阳能电池短路电流密度达到3.82mA/cm2,开路电压为0.518V,填充因子为0.32,光电转换效率达到0.63%,比未敏化太阳能电池光电转化效率高出152%。     

CuS纳米粒子的电化学发光行为研究

CuS纳米粒子在过硫酸钾溶液中从0～-2.0 V的循环扫描过程中有较强的电化学发光现象,且发光强度与CuS纳米粒子的浓度在1.5×10-5～7.7×10-5g/mL范围内呈线性关系。研究了CuS纳米粒子修饰铂电极在过硫酸钾溶液的电化学发光行为,发现CuS纳米粒子修饰铂电极能够增强过硫酸钾溶液的电化学发光强度。该发现为CuS纳米粒子在发光标记及其光电转换器件方面的应用提供理论参考。     

V—Ga共掺TiO2光伏电池模拟与研究

基于实验上获得的带隙宽度为1．6eV的V-Ga共掺杂TiO2材料,设计了一种新型pin结构光伏电池．通过Nb：TiO2作为n型重掺杂层,Cu20或CuO作为P型掺杂层,建立pn结自建电场．中间层V-Ga：TiO2为主要光吸收层,运用AMPS-1D软件模拟器件性能,研究Cu2O或CuO材料作为P型层对光伏性能的影响．模拟结果显示,Cu2O在这种结构中适合作为P型层,优化后器件光伏转化效率可达到34％．此外,通过对材料中带尾缺陷密度、吸收层与P型层界面对器件性能影响的研究,为器件制备中可能存在的问题提供解决思路．     

退火温度对磁控溅射Ti02薄膜结构及性能的影响

采用对向靶磁控溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了Ti02薄膜,分别在450℃、500℃和550℃条件下对Ti02薄膜进行退火处理;利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）测试手段分析了不同退火温度对TiO,薄膜晶体结构与表面形貌的影响以异丙醇（iso—propanol,IPA）为目标物,研究了所制备Ti02薄膜的光催化性能,并分析了该气相光催化反应机理．同时在氙灯照射下,测试了Ti02薄膜的光电流以分析其光电性能．结果表明：当退火温度由450℃升至550℃时,Ti02薄膜由纯锐钛矿结构转变为金红石与锐钛矿型混晶结构,其表面形貌则变化不大;Ti02薄膜光催化性能与光电性能均随退火温度的升高而提高,经550℃退火的Ti02薄膜可将IPA高效降解为丙酮和C02,其光电流可达0．7mA并保持稳定．     

Synthesis of Cu–TiO2/CuS p-n heterojunction via in situ sulfidation for highly efficient photocatalytic NO removal

Cu doped TiO₂/CuS (Cu–TiO₂/CuS) p-n heterojunction was synthesized via in situ sulfidation method for efficient photocatalytic removal of NO at ppb-level. The results show that optimized Cu–TiO₂/CuS heterojunction possessed a maximum efficiency of 85% for the removal of NO under visible light irradiation, which was approximately 8.5, 4.3 and 1.2 times that of CuS, TiO₂ and Cu–TiO₂, respectively. The improved photocatalytic performance is attributed to the enhancement of visible light absorption and charge carrier separation induced by the construction of p-n heterojunction. Meanwhile, the p-n heterojunction charge transfer mechanism of Cu–TiO₂/CuS was verified by systematic investigations. The appropriate band structures of the two components and the internal electric field formed at the interface of the heterojunction were two factors for this charge transfer mechanism. Furthermore, the role of active species in NO removal was explored, and the corresponding mechanism for NO removal of the heterojunction was proposed. This work provides a promising approach for the synthesis of heterojunction photocatalysts and facilitates the application of photocatalysts in sustainable and efficient pollutant removal.     

Cu纳米粒子的光化学制备及其可逆生长-溶解现象简

采用光化学方法在五水硫酸铜（CuSO4·5 H2 O）的乙二醇溶液中制备了Cu纳米粒子,通过反应过程中的紫外可见光谱（UV-Vis）探讨了反应历程。采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪分析了产物的形貌、物相、晶体结构和化学组成,并研究了光化学法制备Cu纳米粒子的反应参数。研究结果证明了反应仅在隔绝空气,紫外光引发的条件下才能发生,发现了生成的Cu纳米粒子敞口静置时会被溶解在胶体中的氧气逐渐氧化,再次在隔绝空气的条件下用紫外光照射后,又会重新生成Cu纳米粒子的现象,并讨论了出现这一现象的原因。而加入三乙醇胺后,同样在隔绝空气,紫外复色光照射的情况下,Cu纳米粒子会优先生长在表面上,采用这种方法,在氧化铟锡（ITO）导电玻璃上制备得到了Cu纳米粒子。     

铜纳米粒子的电化学制备及其氧化物的光电催化分解水性能

以五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)为前驱体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为包裹剂,在水溶液中采用电化学方法在氧化铟锡( ITO)表面制备得到了形貌和尺寸均一的铜纳米粒子,并研究了前躯体的浓度、包裹剂的种类和浓度以及电化学沉积电位对产物的形貌和生长密度的影响。将得到的产物经过热处理后,会在表面生成一层黑色的氧化铜,经过测试发现其对光电分解水制氢具有良好的催化作用。     

Cu2＋猝灭茜素红荧光法检测谷胱甘肽

茜素红（ARS）与硼酸（H3BO3）之间能发生相互作用形成黄色配合物,使ARS的荧光增强,Cu2＋可以猝灭茜素红在Britton-Robison（BR）缓冲溶液中的荧光。加入谷胱甘肽（GSH）后,由于GSH所带的巯基（—SH）和Cu2＋发生络合,使体系的荧光强度增大,据此可以快速的测定GSH的含量。在pH 6.3的BR缓冲溶液中,茜素红-Cu2＋体系荧光强度的增强值与GSH的浓度在1.0×10-5～1.9×10-4 mol·L-1范围内呈线性关系,检测限为1.0×10-5 mol·L-1。     

CuO薄膜的阻变存储特性

利用等离子体辅助的分子束外延设备在SrTiO3掺Nb（Nb：STO）的衬底上制备了双层的Cu2O/CuO薄膜,经过测量其电流电压特性,发现Pt/Cu2O/CuO/Nb：STO器件的阻变存储特性非常显著,而且可重复程度高,适合多次数据写入与擦除,有望应用于信息存储领域.     

新型双核铜配合物Cu2（C5H5N）2（C8H7O2）4的合成及结构

新制备的Cu2（C5H5N）2（C8H7O2）4加入到溶有2-甲基苯甲酸、吡啶的C2H5OH／H2O（1：1,v／v）混合溶剂中反应,得到新的双核铜配合物Cu2（C5H5N）2（C8H7O2）4晶体,结构经x-衍射法表征．晶体结构中,四个苯甲酸离子羧基八个O原子经syn—syn式桥连二个Cu原子成灯笼状,在轴向分别由二个吡啶分子N配位而形成四方锥形几何结构．分子间沿（010）方向,形成折叠假性的六边形紧密堆积结构．配合物CCDC号：856726．     

阳极氧化温度对TiO_2纳米管双室光电特性与产氢性能的影响

使用阳极氧化法,在含氟乙二醇电解液体系中制备出高度有序的TiO2纳米管阵列,并将其运用于双室光电解池中,在无任何外加电压条件下制备氢气.通过光催化制氢及光电化学性能测试,系统性地研究了不同氧化温度对TiO2纳米管产氢速率,光电流密度与光电转化率的影响.实验结果表明,TiO2纳米管的光电催化性能受氧化温度影响,并随氧化温度的降低而升高.40℃下制备的TiO2纳米管产氢速率为0.8 m L/（cm^2·h）,当温度降低至15℃时,TiO2样品产氢速率升高至2.3 m L/（cm^2·h）,单位面积产氢量增加1.87倍.     

铜(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及其吸附性能研究

以铜离子为模板,以3-氨基丙基-三乙氧基硅烷为偶联剂,纳米TiO2/SiO2为载体,利用表面离子印迹技术,在纳米TiO2/SiO2表面聚合形成了铜离子印迹聚合物.详细研究了铜离子印迹聚合物的吸附性能和选择性.实验结果表明,与非印迹聚合物相比较,铜离子印迹聚合物对铜离子具有较好的识别性和选择性.铜离子印迹聚合物与非印迹聚合物的吸附量分别是36.51mg g-1和11.79mg g-1.该法的检出限为0.17ng mL-1,相对标准偏差为1.97%.将该印迹聚合物用于自来水、青海湖水和扎陵湖水中的铜离子的分离富集和测定,分析结果令人满意.