ZnO/V_2O_5纳米管阵列的合成及其光电化学性能研究（英文）

通过简单直接的两步电化学沉积法成功制备了核壳结构的ZnO/V2O5纳米管阵列.通过采用XRD,SEM,TEM和XPS等表征手段对这些制备的ZnO/V2O5核壳纳米管结构的物相和微结构进行分析.光电化学测试结果表明:ZnO/V2O5核壳纳米管阵列相比于单一的ZnO纳米棒阵列具有明显增强的光电化学性能,使其有望在光解水领域得到广泛的应用.     

ZnO/V2 O5纳米管阵列的合成及其光电化学性能研究

通过简单直接的两步电化学沉积法成功制备了核壳结构的 ZnO／V2 O5纳米管阵列。通过采用 XRD, SEM,TEM和 XPS 等表征手段对这些制备的 ZnO／V2 O5核壳纳米管结构的物相和微结构进行分析。光电化学测试结果表明：ZnO／V2 O5核壳纳米管阵列相比于单一的 ZnO 纳米棒阵列具有明显增强的光电化学性能,使其有望在光解水领域得到广泛的应用。     

Sb2S3纳米粒子敏化ZnO微纳分级结构的光电化学性能

采用电化学沉积方法,选择聚乙二醇(PEG-400)和乙二胺(EDA)为添加剂,直接在ITO导电玻璃上制备了有序阵列的ZnO纳米棒,以及ZnO纳米棒上生长纳米棒微纳分级结构。采用化学浴沉积法均匀沉积Sb2S3纳米粒子,制备了Sb2S3/ZnO纳米棒壳核结构和Sb2S3/ZnO纳米棒上生长纳米棒分级壳核结构。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其形貌、结构和光电化学性能进行了表征和测试。研究表明,Sb2S3/ZnO纳米棒上生长纳米棒分级壳核结构阵列膜的光电流明显高于Sb2S3/ZnO纳米棒壳核结构阵列。     

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。     

ZnO纳米棒对倒序Cu_2ZnSnS_4薄膜太阳能电池光电性能的影响

为了提高光生电子在半导体纳晶薄膜的输运速度,在导电玻璃基底上通过先沉积种子层、再生长ZnO薄膜的方法,制备了结构均匀、垂直基底的ZnO纳米棒.采用溶液法并经硫化在ZnO纳晶薄膜上制备铜锌锡硫(CZTS)薄膜,分别以聚噻吩和铜为空穴传输层和对电极组装倒序结构CZTS薄膜太阳能电池.通过改变ZnO纳米薄膜的微观形貌,研究用于电子传输的纳晶薄膜的微观结构对倒序结构CZTS薄膜光电性能的影响.实验结果表明:与ZnO纳米颗粒相比,由于Zn O纳米棒有利于CZTS吸收层电子空穴的分离和光生电子在ZnO纳晶薄膜内的输运,减少光生电子和空穴的复合,倒序CZTS太阳能电池的光电转换效率从0.04%提高到0.31%.     

一种新型ZnO基微型电极的设计研究

本文提供了一种新型ZnO基微型电极的设计方案,即将半导体材料ZnO纳米棒阵列作为电极材料,它能够保证电极无毒无害的基础上实现其微型结构的设计,其关键技术在于如何控制纳米棒的尺寸和取向.文中采用不同的化学方法(水热法、化学溶液沉积法等)生长ZnO纳米棒阵列,并通过改变实验条件控制纳米棒的尺寸和取向.研究结果表明,采用冰水CBD和两步CBD法可以有效地控制纳米棒的尺寸和取向.     

ZnO陷光结构材料的制备及其太阳能电池性能的研究

采用一步低温水溶液法在未制绒的单晶硅材料表面制备ZnO纳米棒阵列陷光结构材料,通过调控生长温度,对纳米棒阵列参数进行调控.利用扫描电子显微镜对不同条件下制备的ZnO纳米棒阵列材料的形貌进行表征,探究生长温度对阵列参数的影响.采用X射线衍射仪、荧光分光光度计、紫外-可见-近红外光谱仪对ZnO纳米棒阵列的晶体结构及光学特性进行分析.结果表明:低温水溶液法制备的ZnO纳米棒阵列结构具有较好的晶体品质、较高的透过率及较好的陷光效果.与2种材料(未制绒的裸硅片、仅有SiN_x减反射层的硅片)的表面相比,陷光结构硅的表面反射率有较大幅度的降低.将该陷光结构材料应用于未制绒且镀有SiN_x减反射层的单晶硅太阳能电池,与裸硅表面材料的太阳能电池相比,该电池的短路电流密度及转换效率分别提高了30.19%和33.87%.该陷光结构材料具有较好的陷光效果,且易于通过调控生长条件对其陷光效果进行优化.     

图案化氧化锌在能源器件中的应用

ZnO作为一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料极具开发潜力和应用价值.随着图案化技术的不断发展优化,ZnO纳米棒阵列的精确可控制备逐步得到实现.本文综述了利用激光限域技术制备图案化ZnO纳米棒阵列的方法,并详述了其在太阳能电池和光电化学电池中的应用.激光干涉法制备的ZnO纳米阵列比表面积大且具有直线传输的优势,运用于光伏器件和电化学电池中增加了光吸收同时利于载流子传输,器件性能显著提高.图案化ZnO纳米棒阵列具有可控的三维空间结构,广泛应用关于各类能源器件中,具有极大的研究和应用价值.     

ZnO纳米结构的控制生长及其光电化学性能研究

本文采用简单的低温油浴反应法制备了六方柱状短棒、六方柱状长棒和片层状自组装ZnO花状纳米结构.通过对反应温度、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量等实验条件的控制,合成了形态可控的ZnO花状纳米结构.用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜对ZnO纳米结构的成分、尺寸和形态进行了表征分析.实验研究表明,表面活性剂PVP的用量和反应温度对ZnO纳米结构的形态产生显著影响,探讨了PVP的作用及ZnO纳米结构的生长机制.光电化学性能研究表明,ZnO纳米结构的形态对其光电化学性能具有显著影响.基于实验和分析,我们对不同形态ZnO花状纳米结构的光电化学性能作了合理的解释.本文所制备的ZnO纳米结构在光解水制氢及环境污染水净化处理等清洁能源和环境治理领域具有潜在的应用前景.     

微波水热法制备ZnO/氧化石墨烯及其光电化学性能研究

利用微波水热法在316L不锈钢片基底上制备一维ZnO纳米阵列/氧化石墨烯(ZnO/GO)复合材料,借助SEM、TEM、UV-Vis及可见光光照下的恒电位i-t曲线等手段,对加入氧化石墨烯浓度不同的ZnO/GO样品的形貌、结构及光电化学性能进行表征。结果表明,ZnO纳米棒均匀垂直于316L不锈钢基底生长,GO片层嵌入在ZnO纳米棒结构中间;GO的引入促进了ZnO中产生的光生电子-空穴对的分离,从而使ZnO/GO复合材料相较于ZnO具有更佳的光电化学性能。当加入GO溶液浓度为0.5mg/mL时,所制样品中ZnO纳米棒阵列发育完善、排列致密,样品的光电流密度达到18μA/cm~2,为纯一维ZnO纳米结构相应值的3.6倍。     

CdSe纳米棒阵列的制备及其光电化学性能

在室温条件下, 用电化学沉积方法在铟锡氧化物(ITO)基底表面生长CdSe纳米棒阵列, 并利用X射线衍射(XRD)、 能量色散X射线(EDX)、 场发射扫描电子显微镜(
FESEM)和紫外 可见吸收光谱(UV Vis)表征CdSe纳米棒阵列的晶体结构和表面形貌, 考察其光电化学性能; 在标准三电极体系下, 测试CdSe纳米棒阵列电极的光电化学性能. 结果表明： 样品沿\[001\]方向择优生长, 并具有明显的光响应特性; 在光强为100 mW/cm² 的模拟太阳光照射下, 该电极光电流密度     

仿生制备氧化锌纳米棒阵列超疏水表面

通过模仿荷叶表面微观结构和表面化学成分的方法,以玻璃为基底在溶液中生长ZnO纳米棒并经表面低自由能化修饰,从而成功制备了ZnO纳米棒阵列超疏水表面.经接触角测量仪表征,该超疏水表面静态水接触角为156°,扫描电镜分析表明所制备的ZnO纳米棒均具有100 nm左右的直径,这种微纳米的复合结构是赋予材料表面超疏水性能的主要因素.最后采用Cassie模型对该超疏水表面的超疏水性能进行了理论分析.     

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。     

Ag改性TiO_2纳米管阵列的光电化学性能研究

采用阳极氧化法及光沉积法制备Ag改性Ti O2纳米管阵列,采用XRD、SEM分析样品的晶型和形貌特征,并利用电化学工作站三电极体系通过I-E、光生电位、光电流响应及莫特肖特基曲线考察样品的光电化学性能。结果表明:Ti O2纳米管阵列的内径约为60 nm,管壁厚度约为30 nm,Ag颗粒粒径为15~20 nm;光沉积时间对Ag颗粒尺寸几乎没有影响,仅增加了Ag粒子的沉积量;Ag的改性能够有效地促进电子和空穴的分离,提高了对太阳光的利用率,在氙灯照射下,Ag-Ti O2纳米管阵列具有良好的光电化学性能,光电流达到0.28 m A/cm2,载流子密度ND为2.21×1022cm-3,光转化率可达到4.10%。     

Ag改性TiO_2纳米管阵列的光电化学性能研究

采用阳极氧化法及光沉积法制备Ag改性Ti O2纳米管阵列,采用XRD、SEM分析样品的晶型和形貌特征,并利用电化学工作站三电极体系通过I-E、光生电位、光电流响应及莫特肖特基曲线考察样品的光电化学性能。结果表明:Ti O2纳米管阵列的内径约为60 nm,管壁厚度约为30 nm,Ag颗粒粒径为15~20 nm;光沉积时间对Ag颗粒尺寸几乎没有影响,仅增加了Ag粒子的沉积量;Ag的改性能够有效地促进电子和空穴的分离,提高了对太阳光的利用率,在氙灯照射下,Ag-Ti O2纳米管阵列具有良好的光电化学性能,光电流达到0.28 m A/cm2,载流子密度ND为2.21×1022cm-3,光转化率可达到4.10%。     

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%。     

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.     

ZnO/SnO_2核壳结构染料敏化太阳能电池性能研究

文章采用水热/溶剂热法分别合成一维ZnO纳米线阵列及均匀SnO2纳米颗粒,再通过旋涂法合成了ZnO纳米线/SnO2纳米颗粒核壳复合纳米结构。在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中,与单一结构的ZnO纳米阵列或SnO2纳米颗粒光阳极相比,所合成的新型复合纳米结构的光阳极能有效地提高光电性能,短路电流、开路电压及转化效率分别为2.93mA/cm2、0.64V、0.74%。入射光光电转换效率(IPCE)、强度调制光电流谱(IMPS)及强度调制光电压谱(IMVS)的测试结果表明:SnO2纳米颗粒包裹层能增加比表面积,有利于染料的吸附;能有效地抑制ZnO与电解液界面的电子复合,提高了电子寿命。     

在FTO上垂直生长的TiO2纳米棒及其光电性能

为提高纳米TiO₂材料的光催化性能,通过一步水热法在FTO衬底上垂直生长了TiO₂纳米棒.实验结果表明：TiO₂纳米棒的凸起结构具有较大的电化学比表面积,电荷转移电阻小;作为光电化学电池(photoelectrochemical cell, PEC)光阳极材料,TiO₂纳米棒在光源下的自供电光电流密度可达0.373 mA·cm^-2.增强的光电流归因于其特殊的结构,该结构能有效提高TiO₂纳米棒的光生电子-空穴分离效率.     

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。