CuO和CuS量子点修饰单晶TiO2纳米棒阵列及光电转化性能表征简

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Cu2 S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。     

CdS/CH_3NH_3PbI_3共敏化ZnO太阳能电池的光伏性能研究

量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)是兼具低成本和高理论转换效率的第三代太阳能电池之一.量子点与有机染料共敏化是提高其光电转换效率的有效手段之一.CH3NH3Pb I3钙钛矿材料是新兴的有机吸光层材料.本文将其作为共敏化剂,制作Cd S/CH3NH3Pb I3共敏化Zn O纳米棒太阳能电池,并研究CH3NH3Pb I3钙钛矿共敏化和Cd S量子点沉积次数对量子点/CH3NH3Pb I3共敏化太阳能电池光伏性能的影响.     

硫化镉/石墨烯/TiO_2纳米棒阵列的光电化学性能

采用水热法在掺氟导电玻璃(FTO)上生长TiO_2纳米棒阵列。通过电化学伏安法将氧化石墨烯还原并沉积在TiO_2纳米棒阵列上,再经过化学水浴沉积硫化镉,形成Cd S/石墨烯/TiO_2阵列复合材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能量色散仪对样品的晶型、形貌以及成分进行分析。通过电化学工作站表征样品交流阻抗、开路电位、光电流响应及光化学能转换效率。结果表明,复合材料的电荷转移电阻约是未修饰的TiO_2纳米棒阵列的1/17,光电流比未修饰的TiO_2纳米棒阵列提高约2.5倍,在外加电压为-0.6 V时可达到2.2%。     

CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列的制备及其光电和光催化性能

CdSe是一种具有可见光响应的半导体材料,利用CdSe对TiO_2进行敏化有望使复合材料具有可见光吸收,有效促进光生电荷的分离.采用水热法在掺杂F的SnO2(FTO)导电玻璃表面制备金红石TiO_2纳米棒阵列,再采用连续离子层吸附反应法在TiO_2纳米棒阵列表面复合CdSe纳米颗粒,制得CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列,并对其进行了表征.实验结果表明,CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列在可见光区有较强的光吸收,其光电流密度是TiO_2纳米棒阵列的10倍,对亚甲基蓝的可见光催化降解速率较亚甲基蓝的自降解和TiO_2纳米棒阵列分别提高了85%和75%.     

量子点在纳米TiO2太阳电池中的应用研究

为提高纳米光电化学电池的光电转换率,研究者们致力于选择不同的敏化剂,其中量子点以其在紫外和可见光区的强吸收性和易于制备等特殊的性质及其种种优点而备受研究者的青睐,阐述了量子点作为纳米TiO2光电化学太阳电池敏化剂的应用研究及敏化机理。     

室温固相合成形貌可控的CuO纳米晶及其表征

通过室温固相反应法成功制备出具有一维棒状和球型状的CuO纳米晶.研究结果表明,在反应过程中,表面活性剂对CuO纳米晶的形貌起着决定性的作用.当反应过程在表面活性剂聚乙二醇400液态环境中进行时,所制备的CuO为一维棒状纳米晶.纳米棒的直径为6～14 nm、长度为100～400 nm;当反应过程在表面活性剂聚氧乙烯9醚液态环境中进行时,则所制备的CuO为球形纳米粒子,纳米粒子的直径为4～11nm,平均直径为7 nm.用X射线粉末衍射和透射显微镜技术对所制备纳米晶的成分、晶相、形状和尺寸进行了表征分析.对不同形貌CuO纳米晶的形成机理作了深入的讨论,提出了CuO纳米棒的表面活性剂软模板诱导自组装生长机理.     

碱性环境水热法制备TiO2纳米颗粒及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过碱性环境水热法制备了TiO2纳米颗粒,以异丙醇钛作为钛源,四乙基氢氧化铵作为碱性解胶剂.研究了四乙基氢氧化铵的浓度以及水热温度对TiO2纳米颗粒的影响.通过XRD、TEM对合成的TiO2晶粒尺寸、晶相以及形貌进行了表征.实验结果表明,使用四乙基氢氧化铵作为解胶剂,合成的TiO2颗粒由纯锐钛矿相组成,形状呈拉长的截断四方双锥结构.由于解胶的碱性环境,在TiO2的表面形成了富氧表面,使得在TiO2纳米颗粒表面更多的是热动力学稳定性更好的(101)和(001)面.制备的平均粒径大小为14 nm的TiO2纳米颗粒用于染料敏化太阳能电池中作为光阳极.通过电化学阻抗谱(EIS)分析了此种TiO2颗粒的电子传输特性.在AM1.5的模拟太阳光下,使用这种TiO2纳米颗粒作为光阳极的染料敏化太阳能电池获得了超过7％的光电转换效率.     

CdS修饰金红石/锐钛矿混合晶相TiO_2双异质结薄膜的光催化性能研究

采用化学气相沉积法在Ti基上制备了金红石相TiO2纳米棒(A-TiO2 NRs),将其在低浓度的TiO2溶胶中浸泡后退火得到锐钛矿/金红石混合晶相TiO2核壳结构(A/R-TiO2 NRs).采用化学水浴沉积法在该结构表面修饰CdS纳米晶颗粒,得到CdS纳米晶粒修饰的锐钛矿/金红石混合晶相TiO2三元双异质结(CdS-A/R-TiO2 NRs)薄膜.将该纳米复合薄膜用做光催化剂在模拟太阳光照射下降解目标污染物甲基橙.实验结果表明,A/R-TiO2 NRs薄膜样品的光催化活性优于纯R-TiO2 NRs样品;而CdS-A/R-TiO2 NRs混合晶相双异质结薄膜的光催化活性有更显著的增强.     

影响二氧化钛光催化活性的主要因素

纳米TiO2是一种高效节能的光催化功能材料．文章探讨了纳米TiO2晶型、粒子尺寸、表面贵金属沉积、金属离子掺杂、半导体的复合、表面羟基、表面结构等因素对TiO2光催化活性的影响．     

油酸修饰TiO2纳米粒子的原位合成及性能

以TiCl4为主要原料、油酸(OA)为改性剂,通过水热法原位合成油酸修饰的TiO2纳米粒子。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X线光电子能谱仪(XPS)和透射电子显微镜(TEM)对试样进行表征。结果表明:TiO2纳米粒子表面出现了油酸修饰层,且油酸的浓度直接影响到纳米粒子的形貌;随着油酸浓度的增加,棒状晶体含量逐渐增多。当油酸与Ti4+初始摩尔浓度比为0.8∶1时,未发生明显团聚现象,此时,油酸修饰的TiO2粒子的亲油性最好,在有机溶剂中的分散性也达到最佳。     

碳点的制备及其光电响应的研究

以蔗糖为碳源制备了碳点,用透射电子显微镜、红外光谱、紫外光谱和荧光光谱进行了表征,该碳点呈准球形,粒径在2nm左右,并且表面带有羟基、羧基等水溶性基团。碳点溶液的最大吸收波长为286nm,最大荧光发射波长为526nm。溶液酸度对荧光强度和发射峰的位置有一定影响。将制备的碳点沉积于ITO电极表面后,进行光电流、光电压测试,与空白ITO电极相比,修饰后的电极光电流增大3.3倍,光电压增大5.3倍。