CdS纳米薄膜的合成方法及应用研究

通过大量的调研,归纳、总结了合成CdS纳米薄膜的各种方法,如:化学水浴沉积法、溶胶凝胶法、LB膜法、连续离子层吸附反应(SILAR)法,简述其制备特点及研究现状,为今后合成CdS纳米薄膜提供一定的理论指导,并介绍了CdS薄膜在太阳能电池方面的应用。     

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.     

CdS量子点自组装膜对DNA的界面传感

以巯基乙酸为稳定剂,在水相中直接合成表面带负电荷,具有良好的分散性CdS量子点.利用CdS量子点、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和壳聚糖之间的静电吸引相互作用,在石英表面通过层层组装,构筑多层CdS量子点纳米薄膜.采用荧光光谱、荧光显微镜对Quartz/APES/CdS量子点自组装膜进行表征,并将该膜用于对DNA的界面荧光传...     

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.     

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.     

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。     

铅离子在CdS量子点的表面吸附行为

制备了性能优良的CdS量子点,量子点在水相中是高度单分散的.前人的研究表明,量子点的荧光发射对金属离子非常敏感,很容易被金属离子猝灭.根据这种现象研究了CdS量子点的表面对铅离子吸附的影响因素和机制.结果表明,下面的几个因素对荧光猝灭有主要的影响:溶液的酸度,量子点浓度,附着在量子点表面的铅离子的量.实验数据显示,CdS量子点表面对铅离子的吸附符合Langmuir等温吸附方程,c/ΔF与铅离子的浓度c是直线关系,浓度范围达到6个数量级.当在较小的浓度1×10-8~1×10-9 mol/L时,ΔF与铅离子浓度c也是直线关系,线性相关系数为0.962 5,在此基础上,建立了铅离子的定量分析方法,方法的检出限为6.0×10-10 mol/L,相对标准偏差为2.5%,回收率为88.4%~107.2%.     

纳米TiO_2薄膜对痕量Cu(Ⅱ)的吸附研究

应用溶胶-凝胶法,以玻璃为基底,制备了表面结构均匀的纳米TiO2薄膜.SEM和XRD分析结果表明,TiO2薄膜由粒径50 nm左右的锐钛矿TiO2颗粒构成.利用纳米TiO2的表面吸附活性,系统研究了纳米TiO2薄膜对于水中痕量Cu(Ⅱ)的吸附活性.探讨了溶液的pH值、吸附时间、Cu(Ⅱ)初始质量浓度对纳米TiO2薄膜吸附率的影响,确定了最佳吸附条件.纳米TiO2薄膜对Cu(Ⅱ)的吸附等温线为"L"型,表现出单分子层吸附特征.1.0 mol/L硝酸可将吸附在薄膜表面的Cu(Ⅱ)洗脱.     

CdS/TiO_2纳米管复合薄膜的制备和可见光吸收性质的研究

采用阳极氧化法在金属钛片上生长Ti02纳米管薄膜,采用化学水浴沉积法制备了纳米尺度的CdS／TiO2复合光催化剂薄膜,采用FESEM,XRD和UV-vis吸收光谱分别研究了薄膜的形貌、结构特征和薄膜的光吸收特性。结果表明复合CdS有利于增强薄膜对可见光的吸收,从而提高了薄膜的光吸收效率。     

CdCl_2气相退火对CdTe/CdS太阳能电池的影响

对CdTe薄膜进行CdCl2 热处理是制备高效率CdTe/CdS多晶太阳能薄膜电池的关键步骤 .研究了CdTe薄膜CdCl2 气相热处理 ,用XRD ,SEM表征热处理前后薄膜的结构、晶粒尺寸、晶格常数及能带宽度的变化 .比较研究了有无CdCl2 热处理的CdTe薄膜的结构差异 .CdCl2 热处理对CdTe/CdS异质结界面互扩散的影响 ,比较研究了有无CdCl2 热处理时 ,对CdTe/CdS太阳能薄膜电池的光I-V特性曲线的影响 .     

强发光的CdS量子点的水相制备及其表面修饰

室温下以柠檬酸钠为稳定剂,在水相中合成了CdS量子点.通过分析浓度、pH值、配比等因素,获得了强发光CdS量子点的制备条件.初步推断具有高能带隙的立方晶相的CdO·nH2O对同样是立方相的CdS量子点的表面修饰是得到强发光荧光性能的重要原因.     

包被试剂对CdS量子点化学发光特性的影响

分别以半胱胺(CA)、半胱氨酸(L-cys)、谷胱甘肽(GSH)为包被试剂,制备出了3种粒径相同的水溶性CdS量子点,考察了这些CdS量子点在不同氧化剂体系下的化学发光行为.结果表明,CdS量子点化学发光性能与氧化体系密切相关,而且包被试剂对CdS量子点化学发光性能影响很大.此研究为提高量子点的化学发光效率提出了一种新的途径,即通过优化其包被试剂来提高量子点的化学发光效率.     

CdSe/CdS量子点及量子点@聚苯乙烯荧光微球的制备

针对量子点在聚苯乙烯(PS)微球中包载率不高的问题,首先通过热循环单前驱体耦合法制备出高效发光的CdSe/CdS核壳量子点,再采用配体交换及乳液聚合法将制备的CdSe/CdS核壳量子点包载在PS微球中.实验结果表明:所制备的CdSe/CdS核壳量子点的荧光量子产率超过90%;经过配体交换,不仅提高了量子点的溶解度,而且PS微球对量子点的包载率提高至87%.该结果对于提高量子点荧光微球在荧光免疫分析中的检测灵敏度具有较重要的意义.     

ZnO/CdS量子点的制备及其荧光性能

研究了用液相法的方法可控合成ZnO/CdS量子点,并通过调节前驱体的比例来制备不同光色的量子点,使ZnO/CdS量子点能够光色可调,成功地得到激发主峰在450-460 nm,发射主峰在600 nm左右的ZnO/CdS量子点,和蓝光复合可以得到暖白光,大大提高白光LEDs的显色性,这说明该量子点在暖白光发光二级管中具有潜在的应用价值.     

Sb2Se3-Sb2S3两端叠层薄膜太阳能电池

设计并制备一种全锑基两端叠层薄膜太阳能电池，其结构为ITO/CdS/Sb₂S₃/Au/ZnO/Sb₂Se₃/Au.通过快速热蒸发法制备Sb₂Se₃和Sb₂S₃薄膜，该薄膜具有良好的结晶性.测试表明，器件中各层薄膜的能级互相匹配，并且可实现光谱的分段利用. Sb₂Se₃-Sb₂S₃两端叠层电池的光电转换效率达到3.25%,其开路电压为0.98 V,可基本实现开压叠加.     

CdS-Pt-TiO2催化剂的制备及其在甘油/水体系中的光催化产氢性能

基于高比表面介孔双晶TiO2晶须(TiO2(m)),通过共同负载活性组分Pt和CdS量子点(QDs),制备得到CdS-Pt-TiO2(m)三元复合催化剂。使用透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、紫外-可见光吸收光谱仪(UVVis)和N2吸附-脱附方法对催化剂的形貌和结构进行表征,并以生物质甘油-水为光催化产氢评价体系。结果表明:通过多种活性组分的共同负载,使得TiO2光催化剂实现了较好的可见光催化活性,CdS-Pt-TiO2(m)的平均产氢速率达到0.56 mmol/(g·h)。     

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。     

Cds量子点/过氧化酶纳米杂化功能材料的制备及分析应用

提出了以过氧化氢酶、Cd(NO3)2·4H2O和Na2S·9H2O为原料制备CdS量子点/过氧化氢酶纳米杂化功能材料的新方法,在室温条件下成功制备出了CdS量子点/过氧化氢酶纳米杂化功能材料; 讨论了nCd∶nS以及nCdS∶n过氧化氢酶对CdS量子点/过氧化氢酶纳米杂化功能材料的尺寸及荧光性质的影响.使用透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计及荧光分光光度计等对纳米杂化功能材料进行了表征,对其分析应用进行了探讨.     

Mn^2＋和Ce^3＋共掺杂的CdS量子点制备及其光谱研究

采用低温水热技术,以硫脲为稳定剂,在90℃的水相中合成了发蓝色荧光的Mn^2＋和Ce^3＋共掺杂的CdS体量子点。用透射电子显微镜对该量子点形貌进行了表征,其直径约为10 nm的球形颗粒。研究了该量子点的紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱以及荧光光谱随时间的变化。结果表明,Mn^2＋和Ce^3＋共掺杂使CdS量子点的发光强度提高10倍;该量子点具有较好的发光稳定性。