两步水浴法制备ZnO纳米棒阵列的研究

通过预加热处理完成了氧化锌（ZnO）种子层的制备,在种子层退火之后利用水浴法生长制备了排列有序的ZnO纳米棒阵列.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光光谱（PL）分析了ZnO纳米棒阵列的表面形貌、结构和光学性质,考察了预处理温度和水洗时间对产物性能的影响.结果表明：预处理温度较低时无法形成ZnO种子层;制备的ZnO纳米棒阵列是纤锌矿结构;随着水浴时间的延长,ZnO纳米棒的长度逐渐增加.     

化学水浴法制备ZnO阵列及其光伏性能研究

采用溶胶旋转涂覆技术和化学水浴两步工艺法制备了ZnO阵列,研究了种晶层对ZnO阵列的形貌、晶体结构的影响,并考察了所制备的ZnO阵列用作染料敏化太阳电池光电极的光伏性能.结果表明：沿（O02）晶面择优生长的种晶层,可为ZnO阵列的有序生长起到诱导作用,尤其是当种晶层面朝下放置时,ZnO阵列基本保持了种晶的结晶取向和尺寸大小,棒状阵列直径为50100nm.由此阵列作为光电极构成的DSCs的短路电流和填充因子较低,从而使得光电转换效率处于较低水平,主要原因可能是阵列太致密、薄膜厚度小,使得染料的吸附量低所致.     

水热法制备ZnO纳米棒薄膜及其机理

采用连续水热法在Zn(NO3)2-HMT-PEI体系的前驱体溶液中,成功合成20μm长的ZnO纳米棒薄膜;分析生长溶液变色及ZnO纳米棒生长机理。结果表明:六次甲基四胺(HMT)高温分解出的甲醛(HCHO),能与聚乙烯亚胺(PEI)发生Mannich反应生成席夫碱化合物是溶液由无色变为红色的原因;该反应使得PEI分子中具有强络合能力伯胺(—NH2)转变为弱络合能力的亚胺(C N),迫使原被PEI稳定螯合的Zn2+重新释放,是水热法生长ZnO纳米棒的关键。     

水热法制备ZnO纳米棒阵列及其表征

采用两步低温水热法在Si片衬底上制备形貌规整的ZnO纳米棒阵列,纳米棒长度约为5μm.利用扫描电镜(SEM)、PL光谱测试对ZnO纳米棒的微观表面形貌和光学特性进行表征分析.探究制备过程中两次水热的生长液浓度对ZnO纳米棒形貌的影响,通过表征对比获得最优的生长液浓度范围.实验首先利用提拉退火等工序在衬底上获得ZnO的晶种层,再经过两次水热反应制备出分布均匀、有序生长、取向一致的较为理想的纳米棒阵列.     

聚乙烯亚胺对ZnO纳米线阵列膜的形貌和光电性能的影响

采用X射线衍射仪、投射电镜仪和扫描电镜仪等测试手段,系统地研究了不同聚乙烯亚胺(PEI)浓度对ZnO纳米线阵列膜的形貌、线密度和尺寸的影响及ZnO纳米线阵列膜的光电性能.研究结果表明,在PEI浓度从3.2 mmol.L-1变化到9.3 mmol.L-1所制备的所有ZnO纳米线阵列膜中,使用7.3 mmol.L-1PEI浓度合成的ZnO纳米线阵列膜,制成染料敏化太阳能电池后获得0.66%的最高的光电转换效率.     

石墨烯纳米薄片的制备及其作为DSCs对电极的光电性能

采用氧化还原法制备出多层结构的石墨烯纳米薄片（GNs）,分析了还原阶段水浴时间对GNs晶体结构的影响,着重探讨了GNs作为染料敏化太阳电池（DSCs）对电极催化层的光电性能及阻抗特征。结果表明,还原阶段水浴反应时间为24h时制备出的GNs平均层数最薄,平均厚度只有7层,将该反应时间制备出的GNs对电极组装成DSCs后,其短路电流（JSC）及填充因子（FF）明显地比石墨和氧化石墨（GO）对电极组装成DSCs的JSC和FF要高,因此使得其转换效率达到最好,为1.17%,比石墨和氧化石墨（GO）对电极分别增加了0.175%和1.034%。阻抗分析发现,GNs对电极的串阻（Rs）明显的减小,从而使得GNs作为染料敏化太阳电池（DSCs）对电极催化层的光电性能达到最佳。     

染料敏化二氧化钛纳米棒及其太阳电池的制备

以罗丹明-B为染料配制敏化剂,对二氧化钛(TiO2)纳米棒薄膜进行敏化处理后得到正电极,再加上用石墨制备的反电极,并滴加电解液,得到染料敏化纳米晶光电化学太阳能电池(NPC).实验结果表明,这种敏化方法在波长为470～750 nm的可见光范围内可以有效地提高太阳电池的吸光度和性能,电池的开路电压可达520mV.     

锐钛矿相TiO2纳米棒阵列的制备及其应用

为系统研究锐钛矿相的TiO₂纳米棒阵列的转化时间对其微结构与相应Sb₂S₃太阳电池光伏性能的影响,通过使用水热法在FTO导电玻璃/TiO₂致密层衬底上沉积了长度、直径、面密度分别为510nm、45nm、250μm^-1的ZnO纳米棒阵列,以FTO导电玻璃/TiO₂致密层/ZnO纳米棒阵列为模板,利用(NH₄)₂TiF₆和H₃BO₃,将ZnO纳米棒阵列成功地转化为锐钛矿相TiO₂纳米棒阵列。使用SbCl₃与Tu配合物的DMF溶液作为前驱体溶液,通过旋涂热解法在所得锐钛矿相TiO₂纳米棒阵列上沉积了Sb₂S₃薄膜,以spiro-OMeTAD作为空穴传输层,组装了Sb₂S₃敏化TiO₂     

TiO_2纳米管的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以氟化铵的乙二醇溶液为电解液,采用电化学阳极氧化法在钛片表面构筑了一层结构有序、纳米级的TiO_2纳米管阵列膜层,应用扫描电子显微镜(SEM)对膜层的形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)研究了样品的晶相、结构,并分析了阳极氧化电压对TiO_2纳米管尺寸和结构的影响。结果表明:阳极氧化电压对TiO_2纳米管阵列的结构起到关键的作用,随着纳米管的管径和长度的增加,表面积增大。研究了TiO_2纳米管阵列膜层结构对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响。结果表明:二氧化钛纳米管阵列薄膜的管径对电池的效率有显著影响,当管径越大时,填充因子变大,DSSC的开路电压降低,而短路电流变大,光电转换效率也随之提高。     

ZnO纳米棒阵列的可控制备、改性及其光催化性能研究

通过一步电沉积法在不锈钢网基底上制备ZnO纳米棒阵列,然后采用水热法在ZnO纳米棒上包覆C,制得C/ZnO纳米复合结构。借助SEM、XRD、TEM、UV-Vis等对相关样品的形貌、结构、物相组成及光催化性能进行表征。结果表明,在沉积电压为-1.0 V的条件下所制备的ZnO纳米棒阵列具有长度适中、分布均匀及垂直取向的结构特点,纳米棒平均直径和长度分别为150 nm和1.35μm,在紫外光照射下其对亚甲基蓝的降解效率可达95.1%,催化稳定性良好;制得的C/ZnO纳米复合结构在可见光照射下对亚甲基蓝的降解效率相比ZnO纳米棒阵列有明显提升,并具有较高的催化稳定性。     

Co掺杂对ZnO纳米棒阵列的结构和性质的影响

通过70℃水热反应制备高密度排列的Zn1-xCoxO(x=0.05,0.10和0.15,统记为ZnCoO)纳米棒阵列,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光光谱(PL)进行表征.结果表明:Co2+替代Zn2+掺入了ZnO的晶格中,纳米棒沿[0001]方向垂直生长在含ZnO种子层的玻璃上,纳米棒平均直径约为150nm,长4.5μm.ZnO种子层和Co掺杂在ZnCoO纳米棒成核和择优生长中起着重要作用.PL光谱是由宽紫外光带(UV)和可见光(VL)构成.ZnCoO纳米棒阵列UV峰位与纯ZnO的相比发生了蓝移.随着Co含量的增加,UV峰明显宽化并发生红移.文中对紫外峰的宽化和红移起因以及ZnCoO阵列的形成机制进行了讨论.     

Fabrication of TiO2 nanoparticles/nanorod composite arrays via a two-step method for efficient dye-sensitized solar cells

Ti O2nanoparticles/nanorod composite arrays were prepared on the F-doped tin oxide(FTO)substrate through a two-step method of hydrothermal and d.c.magnetron sputtering.The microstructure and optical properties of the samples were characterized respectively by means of X-ray diffraction(XRD),field-emission scanning electron microscopy(FESEM)and UV–vis spectrometer.The results showed that the Ti O2composite nanorod arrays possess the nature of high surface area for more dye molecule absorption and the strong light scattering effects.The dye sensitized solar cells(DSSCs)based on Ti O2composite nanorod arrays exhibited a 80%improvement in the overall energy conversion efficiency compared with the pure Ti O2nanorod arrays photoanode.     

TiO2双层薄膜电极与背反射共构DSSC制备及表征

提出并设计制备了一种新型的染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构.该结构是在DSSC的光阳极上通过丝网印刷技术制备由尺寸不同的纳晶粒子构成的双层纳米晶TiO2薄膜,并在DSSC对电极的背面置放一层镀银反光膜.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子衍射仪(XRD)等手段分析了双层纳米晶TiO2薄膜的结构和形貌.通过实验,获得了双层纳米晶TiO2薄膜的最佳膜厚,分析了镀银反光膜的反光率.研究结果表明:在AM15、光强100mW/cm2的模拟太阳光下测试,这种新型结构的开路电压、短路电流、填充因子分别为075V,1117mA/cm2和0523;光电转换效率达到438%,比相同条件下传统的三明治型结构提高了241%.     

锡掺杂金红石TiO2纳米棒的低温快速合成及其光电性能研究

采用水热合成法,在较低温度下通过仅引入Sn⁴⁺合成了金红石型棒状TiO₂纳米晶。X射线衍射仪（XRD）及透射电子显微电镜（TEM）对不同Sn4+掺杂比例粉体的晶型及形貌的分析表明,Sn⁴⁺能促进TiO₂由颗粒状的锐钛矿相向棒状的金红石型的转变,棒状纳米晶的形成是纳米颗粒沿着（110）晶面发生定向生长的结果,且形貌转变与晶相转变伴随发生。掺杂样品的光电转换性能研究结果表明,薄膜电极的光电转换效率与材料的晶相组分及其形貌之间有一定的关系,掺杂比例达到0.75%以后,样品的晶相组分及形貌不再随掺杂比例的增大而发生变化,进而光电转换效率不再变化。     

水热法制备氧化锌纳米棒阵列的生长动力学研究

采用低温水热方法,在经预先修饰的基底上制备出取向高度一致的ZnO纳米棒阵列.用SEM和XRD等手段对制备的纳米棒阵列进行了表征.ZnO纳米棒阵列水热生长动力学表明:当生长时间在8 h内时,纳米棒的生长速度较快,之后纳米棒的生长近乎停止,棒的长度和直径基本不再改变.在生长速度较快的8 h内时,纳米棒的径向生长由两个明显的动力学过程组成,即由生长时间在1.5 h内的快速生长步骤和随后的慢速生长步骤组成;纳米棒的长度以约5.5 nm·min-1的生长速度增加至2.4 μm.     

基于ZnO缓冲层的有机太阳能电池数值分析

氧化锌(ZnO)材料具有良好导电性、光透性和稳定性,在光电器件中具有重要用途.利用AMPS-1D探究ZnO作为缓冲层对有机太阳能电池性能的影响.研究发现:添加ZnO缓冲层的有机太阳能电池开路电压、光电转化效率等性能有显著的提高; 电子-空穴产生率和空穴电流密度随着ZnO薄膜厚度增加而减小,而电荷态密度和电子电流密度随着ZnO薄膜厚度增加而增大.     

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。