透明TiO2光陽極材料的研究.pdf

1、近年來，對TiO2光陽極材料進行大量研究，發(fā)現(xiàn)其光吸收能力較低和電子-空穴的復(fù)合幾率較大，這兩大問題一直抑制著光陽極的光電性能的提高。然而，增強光陽極材料的電子傳輸能力以降低其電子-空穴復(fù)合幾率，提高光陽極的透光率以增加其太陽光透射量，從而激發(fā)出更多光電子，這都有利于提高光陽極材料的光電性能。因此，本文以提高透明TiO2光陽極的激發(fā)光電子的能力為研究內(nèi)容。關(guān)于光陽極采用三種制備方法，即在導(dǎo)電玻璃FTO上陽極氧化Ti膜制備透明TiO2納米

2、管陣列膜、料漿刮涂法制備TiO2納米多孔膜、料漿刮涂法制備TiO2納米帶/TiO2納米顆粒復(fù)合膜。其具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）在導(dǎo)電玻璃FTO上陽極氧化Ti膜制備透明TiO2納米管陣列膜光陽極。首先，采用合理的磁控濺射參數(shù)，在導(dǎo)電玻璃 FTO上沉積一層厚度約1170nm且質(zhì)量良好的Ti膜。然后，根據(jù)0.5wt.％NH4F＋5vol.%H2O＋乙二醇的電解液配比，在FTO上進行陽極氧化鈦膜制備透明TiO2納米管。根據(jù)陰極鉑電極的

3、規(guī)格大小，判斷均勻與非均勻電場對TiO2納米管形貌及與之對應(yīng)的I-t曲線的影響。比較在鈦箔和FTO上陽極氧化制備納米管過程中I-t曲線變化，得出在多孔膜穩(wěn)定生長后期FTO上制備納米管時電流會突然上升，這是由于Ti膜的厚度一定，阻擋層的溶解貫穿，露出FTO導(dǎo)電面，電流突然增大。SEM和紫外可見分光光度計分別表征不同氧化電壓下制備的納米管的形貌和透光率的大小，在18V時納米管的管結(jié)構(gòu)最理想，透光率高。
　?。?）采用料漿刮涂法制備Ti

4、O2納米多孔膜光陽極。首先制備分散均勻穩(wěn)定的TiO2料漿，其配比為P25粉：水=1:10，六偏磷酸鈉含量為0.3wt.%，然后刮凃成 TiO2納米多孔膜。根據(jù) SEM、紫外可見分光光度計、XRD等表征手段測試多孔膜的形貌、透光率和晶型，確定2層為最佳刮凃?qū)訑?shù)，500℃為最佳退火溫度，此時 TiO2納米多孔薄膜的顆粒大小均勻，結(jié)構(gòu)疏松多孔，沒有斷層、裂紋以及較大團聚等缺陷出現(xiàn)，而且膜中銳鈦礦相TiO2量最高，刮凃2層經(jīng)500℃退火處理的光

5、陽極的光電流密度最大。
　?。?）采用料漿刮涂法制備 TiO2納米線/TiO2納米顆粒復(fù)合膜光陽極。首先采用水熱法合成TiO2納米線，并對其形貌和晶型進行表征。然后將不同量的TiO2
　　納米線摻雜到P25粉中按一定的方法制備成復(fù)合料漿，然后刮凃得到TiO2納米線/TiO2納米多孔復(fù)合膜，應(yīng)用SEM、紫外可見分光光度計、三電極測試系統(tǒng)進行表征，分析不同量的TiO2納米線對復(fù)合膜的形貌、透光率及光電流密度的影響。從而確定最佳摻