磁控溅射制备CdS/ZnO复合薄膜及其光电性能研究

采用射频磁控溅射两步法制备出CdS/ZnO复合膜,并通过XRD、SEM、AFM、UV-vis、IPCE表征了制备的薄膜。SEM及AFM测试表明,相比于单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜的表面形成了更加明显的介孔结构;光电转换效率测试表明,相比单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜表现出更高的转换效率,0V(vs. Ag/AgCl)偏压下,IPCE值由36.1%(410nm)增大到66.1%(410nm)。光电转换效率的增加一方面是由介孔表面引起的光吸收增加以及表面活性位增多引起;另一方面,两种半导体的复合形成异质结,异质结的形成促进了光生电子-空穴的分离,提高了薄膜的光电转换效率。     

旋涂辅助连续离子反应法制备CdS纳米晶及其光电性能

为了解决CdS传统制备工艺中连续离子吸附反应(SILAR)法存在的产物颗粒小、敏化层厚度不易提高的问题,将传统SILAR法中的浸泡吸附工艺改为旋涂工艺,采用全新的旋涂辅助连续离子反应法(S-SILR)制备CdS纳米晶颗粒,同时将新旧两种方法制备的CdS纳米晶分别沉积到ZnO纳米棒有序阵列中进行对比研究,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、瞬态光电流等分析手段对产品形貌、结构、光吸收性能和光电转换性能进行了表征和测试。结果表明,利用S-SILR法制备CdS纳米晶光敏层更容易形成对ZnO纳米有序阵列的完全包覆;与传统的浸泡吸附法相比,改进后的旋涂法所得ZnO/CdS复合薄膜在可见光区的光吸收和光电转换性能更加优异。CdS沉积方法的改进对提高太阳电池制备工艺的可操作性及其光电转换性能有一定的指导意义。     

无镉ZnO缓冲层的柔性CZTSSe太阳电池

针对铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池中CdS缓冲层带隙较小造成光损耗和Cd元素的毒性问题,提出无镉环保型CZTSSe太阳电池,分别采用溅射法和旋涂法来制备ZnO薄膜以替代CdS缓冲层.薄膜形貌表征及器件性能测试表明,相比旋涂法,溅射法制备的ZnO的薄膜质量及其CZTSSe器件性能明显更好,器件的光电转换效率（PCE）从1.0%提升到4.5%.同时,相比于CdS（E_g=2.4 eV）, ZnO具有更大的带隙（E_g=3.3 eV）,去除CdS膜层后,薄膜和器件在蓝光区具有更高的透光率和更好的光吸收.该设计为制备柔性CZTSSe太阳电池提供了一种新策略.     

CdS / TiO2复合半导体的表面态及光催化性能

采用浸渍法制备了CdS／TiO2复合半导体光催化剂．使用XPS和UV-Vis扩散—反射谱对样品的表面组成及光吸收特性进行了分析．结果表明,样品中的硫主要以CdS形式存在,其外层包裹了一层CdSO4;由于在TiO4表面修饰了CdS,使样品的吸收带边由400nm(3．1eV)红移至530nm(2．3eV)．采用粉末电导装置对CdS／TiO2薄膜的表面态能级进行了测试,并以活性艳红X-3B水溶液的光催化脱色为指标反应,对CdS／TiO2的活性进行了评价．与单一TiO2相比,CdS／TiO2的表面态更靠近TiO2的导带,有利于电子在表面的捕获,从而提高了样品中自由电荷的浓度,加速了活性艳红X-3B水溶液的光催化脱色反应。     

前处理对CdS敏化TiO2纳晶复合半导体电极光电化学性能的影响

将TiO₂纳晶薄膜在尿素及聚乙二醇（PEG）的混合水溶液中进行前处理，并采用连续离子吸附反应技术制备了具有多孔结构的纳米复合CdS/TiO₂薄膜电极。利用表面分析及光电化学方法研究了前处理对复合电极材料的结构、光学及光电化学性能的影响。结果表明，前处理能有效地提高CdS在TiO₂表面的沉积量，在400～500nm处提高了复合电极材料的光吸收效率。光电化学性能结果表明，前处理对复合电极的光电流及光电压没有产生明显的影响，但有效地提高了太阳能电池填充因子，因此有利于提高太阳能电池的光电转换效率。     

大面积CdS薄膜的沉积及其性质研究

采用化学水浴法(CBD)在30 cm x 40 cm TCO衬底上沉积了CdS多晶薄膜,研究了薄膜性质,并应用于太阳能光伏电池,制成了许多独立的小面积CdS/CdTe薄膜太阳电池.结果表明:刚沉积的CdS多晶薄膜性质具有较好的均匀性,适宜于制作大面积CdS/CdTe薄膜太阳电池组件.     

La-CdS/TiO2光催化剂的制备及表征

 采用金属掺杂和半导体复合两种方法结合制备La3+掺杂、CdS复合TiO2光催化剂。通过SEM、XRD和UV-DRS等对样品形貌、结构及光吸收性能进行了表征,并以甲基橙溶液为目标降解物考察了改性TiO2的光催化性能。结果表明,La-CdS/TiO2光催化剂在可见光区的吸收能力显著提高,光吸收发生明显红移,吸收边波长为452 nm;La3+掺杂降低了光生电子-空穴对的复合率,CdS复合扩展了光谱响应范围,光催化活性明显提高,光照15 min后,La-CdS/TiO2对甲基橙的降解率高达99%。     

水热法制备TiO2-ZnO纳米棒分级结构及其光电性能研究

为了增加光电极光生电子传输通道并提高其光敏剂的负载能力,采用两步水热法制备了一种新颖的TiO_2-ZnO纳米棒分级结构。采用水热法在FTO导电玻璃基底上生长TiO_2纳米棒有序阵列膜,通过浸泡提拉在TiO_2纳米棒上包覆一层ZnO溶胶,经烧结形成ZnO种子层;再次采用水热法于TiO_2纳米棒上生长ZnO纳米棒,形成TiO_2-ZnO纳米棒分级结构,通过旋涂辅助连续离子反应分别在TiO_2纳米棒阵列和TiO_2-ZnO纳米棒分级结构中沉积光敏剂CdS纳米晶,形成CdS/TiO_2纳米棒复合膜和CdS/TiO_2-ZnO纳米分级结构复合膜。利用SEM,TEM,XRD、紫外-可见吸收光谱、瞬态光电流图谱等表征和测试手段,对样品的形貌、结构、光吸收和光电性能进行了表征和测试。结果表明,与单纯的TiO_2纳米棒阵列相比,TiO_2-ZnO分级结构可以沉积更多的CdS光敏剂,CdS/TiO_2-ZnO纳米分级结构复合膜的光吸收性能和瞬态光电流均明显优于CdS/TiO_2纳米复合薄膜。凭借优异的光电性能,TiO_2-ZnO分级结构在太阳电池光阳极材料中具有很好的应用前景。     

GaAs-SiO_2复合薄膜的非线性光学特性

采用单光束Z扫描技术测量了GaAs－SiO2复合薄膜的光吸收和光折射特性，结果表明：在104W／cm2的辐射光强作用下，复合薄膜的光吸收和光折射表现出明显的非线性特征．根据Z扫描测量理论算得三阶非线性折射率系数和非线性光吸收系数分别为10-6cm2／W；和10-1cm／W量级．运用量子点模型对三阶光学非线性响应增强的机制进行了讨论．     

硫化镉/Ru(Ⅱ)配合物复合敏化ZnO纳米晶多孔膜电极的光电化学

用光电流作用谱,光电流-电势图和UV-Vis吸收光谱研究了CdS和RuL2(NCS)2(L=2, 2'-bipyriclyl-4-4'-dicarboxylic acid)复合敏化ZnO纳米晶电极的光电化学行为。实验证实采用复合敏化比分别用CdS或Ru(Ⅱ)配合物单独敏化ZnO纳米晶电极效果好,通过复合敏化可防止导带上由光注入产生的电子的反向转移而避免了电子的损失。复合敏化电极使可见光光吸收增加,光电流起始波长红移至大于600nm,光电转换效率明显提高。     

Photocatalytic activity of TiO<Subscript>2</Subscript> sensitized by CdS quantum dots under visible-light irradiation

In this paper, CdS quantum dots sensitized TiO2 composite powders (QD-CdS/TiO2) were synthesized by impregnating TiO2 powder into CdS sol with different concentrations. X-ray diffraction pattern (XRD) shows the crystal structures of CdS and TiO2 are cubic phase and anatase phase separately in QD- CdS/TiO2 powder samples; the crystal size of CdS in QD- CdS/TiO2 is about 3-7 nm, while TiO2 crystal size is about 20 nm. With increasing CdS content in QD-CdS/TiO2 composite, the UV-Vis absorption spectrum shifted to the longer wavelength lines, exhibiting obvious quantum size effect. The fluorescence intensity of QD-CdS/TiO2 irradiated by blue light is weaker than that of pure CdS. When the molar ratio of CdS and TiO2 is about 1∶2, the QD-CdS/TiO2 powder has the best catalytic properties under visible-light irradiation, and the degradation rate of rhodamine B (RhB) is up to 92.2% within 60 min.     

CdS修饰低密度TiO2纳米棒阵列复合膜的制备及光电性能

为了提高CdS光敏层在TiO₂一维纳米棒阵列中的填充率,在TiO₂种子层的基础上,采用水热法于FTO导电玻璃表面生长了棒长较短、棒间距较大的低密度TiO₂一维纳米棒阵列膜,通过化学浴沉积在TiO₂纳米棒表面包覆CdS种子层,以此为基底采用水热法于TiO₂一维纳米阵列中生长CdS光敏层。采用SEM,XRD及紫外-可见吸收光谱对不同CdS水热生长时间的TiO₂/CdS复合膜结构进行了表征,并对其光电性能进行了研究。结果表明,低密度TiO₂纳米棒阵列有利于CdS生长液在阵列中渗入形成完全包覆的CdS种子层,CdS光敏层通过水热过程在整个TiO₂纳米棒表面均匀生长,逐渐形成CdS对TiO₂纳米棒阵列的完全填充和包覆,并在阵列顶端形成由CdS纳米短棒组成的花状修饰层;CdS的修饰将TiO₂一维纳米阵列膜的光吸收拓展至可见光区,水热生长7 h所得到的TiO₂/CdS复合膜具有最高光电流。所制备的CdS修饰低密度TiO₂纳米棒复合膜在太阳电池器件中具有很好的应用前景。     

TiO2负载型光催化剂的制备与降解性能研究

对溶胶 -凝胶法制备的 Ti O2 纳米溶胶 ,采用浸渍法将其负载于颗粒型活性炭的表面上制成 Ti O2 ( Sol)活性炭负载型催化剂。利用 SEM、EDS、XRD等手段对其表面的形貌、均匀性及晶型等进行表征 ,并进行了光对甲基橙水溶液的降解试验 ,结果表明该催化剂具有良好的光催化性能     

CdS/TiO2复合纳米管制备和光催化性能的研究

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备TiO2纳米管,再通过连续离子层沉积法在TiO2纳米管上沉积CdS粒子,沉积3层CdS后,进行退火处理,退火后再沉积3层CdS.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对纳米管的形貌、物相结构和元素价态等特性进行分析.结果表明:经阳极氧化法制备的TiO2纳米管为锐钛矿结构,随后沉积的CdS同时出现了立方相与六方相晶格结构,400℃退火可以显著增加立方相CdS的结晶程度;纳米管中CdS粒子的直径均小于5 nm,CdS粒子由一大一小2个纳米粒子组成,大粒子由退火过程形成.光催化实验表明:经过退火处理的CdS/TiO2复合纳米管的可见光光催化能力约是未退火样品的3倍,说明退火处理可以有效提高TiO2可见光光催化能力.     

磷酸电解液中TiO2纳米管的形貌及光吸收性能研究

采用阳极氧化法在磷酸电解液中制备TiO2纳米管,通过SEM 和UV-VIS-DRS表征分析,研究阳极氧化电压、氧化时间、煅烧温度、电解液组成等制备条件对 T iO2纳米管形貌和光吸收性能的影响．结果表明,在H3 PO4电解液体系中,阳极氧化法制备 T iO2纳米管的最佳条件为：阳极氧化电压20V ,阳极氧化时间60min ,V（H3 PO4）∶V（NH4 F）＝1∶1,煅烧温度为500℃．此时纳米管管径80～100nm ,在可见区有较强的吸收且吸收边界红移．     

UV-辐照TiO_2纳米管阵列脱色甲基橙废水研究

在近中性的电解液中,采用恒电压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列膜催化剂,研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液中氟离子浓度等对二氧化钛纳米管阵列表观形貌的影响,并分析了其晶型.以甲基橙模拟废水为目标物,测试了催化剂的光催化脱色效率.结果表明:催化剂的制备条件影响其表观形貌和晶型,进而影响其光催化效率;本实验制备的TiO2纳米管阵列的孔内径约为30~50 nm,壁厚约20~25 nm;热处理前催化剂为无定形型,550℃下热处理后的催化剂晶型以锐钛矿为主;同直接光解相比,光催化脱色甲基橙废水的效率提高了40%.     

TiO2纳米管薄膜的制备与光学性能研究

用阳极氧化法以NH4F和含水丙三醇作电解液在室温条件下制备TiO2纳米管薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）和紫外可见光谱分析（UV-Vis）对纳米管薄膜的结构与性能进行表征,研究阳极氧化电压、退火处理对TiO2纳米管薄膜形貌的影响。研究结果表明：随着阳极氧化电压的增高纳米管直径增大,当阳极氧化电压为70V,80V,90V,100V时制备的纳米管直径为143nm,167nm,191nm,215nm;在阳极氧化电压为100V、退火温度为380℃时制备出的TiO2纳米管薄膜的吸收性能最好,其吸收率在紫外光区达到92%。     

WO_3/TiO_2（NT）/UV降解处理印染废水研究

以钨酸铵为钨源,介孔TiO2纳米管为载体,采用传统浸渍方法制备了WO3/TiO2纳米管复合材料。讨论了以WO3/TiO2纳米管为催化剂,影响印染废水光催化脱色的主要因素,实验结果表明：光催化降解印染废水符合一级反应动力学反应过程。以500℃焙烧的WO3/TiO2纳米管复合材料为光催化剂,当催化剂用量为500mg/L,UV光照2h,印染废水的脱色率达到97%以上。另外,催化剂具有较高的稳定性,失活后的催化剂可以通过简单的焙烧再生。     

磁控溅射制备Ag/TiO2复合薄膜的光催化降解性能

为了提高TiO2薄膜的光催化效率,利用中频交流磁控溅射技术,采用Ti和Ag金属靶制备了Ag/TiO2复合薄膜.利用X射线光电子能谱、 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能.结果发现: Ag在厚度较薄时以聚集颗粒形式存在; 在Ag膜厚度为15 nm时, Ag/TiO2复合薄膜与TiO2薄膜相比其光催化效率可提高2倍; Ag/TiO2复合薄膜对亚甲基蓝的光催化降解效率与复合薄膜的透射率均随Ag膜厚度增加逐渐下降,其原因是Ag膜厚度不断增加,最终完全覆盖TiO2薄膜表面,阻挡了TiO2薄膜与污染物的有效接触, Ag作为光生电子捕获剂的有利影响消失.