微納結構氧化物光陽極材料制備及光電化學性能研究.pdf

1、隨著各種結構納米材料的合成及其在光、熱、電、磁等方面表現(xiàn)出的特殊性能，使得納米材料具有廣泛的應用前景。通過對納米材料進行一定的改進以達到相應的性能要求已成為當今研究的熱點。本文主要開展了一下幾方面的研究:
　　1.陽極氧化法制備CdS量子點敏化TiO2納米管及其光電化學性能
　　采用陽極氧化法制備出TiO2納米管并對其敏化測試其結構性能。第一步我們以純鈦片為陽極，鉑電極為陰極，0.5wt％的NH4F丙三醇溶液為電解液，在40

2、V電壓下氧化制得TiO2納米管，然后將至備好的TiO2在450℃下退火1h隨爐冷卻。我們對產(chǎn)物利用場發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡、能譜儀、X射線衍射儀進行表征測試，可以看出制備的樣品符合預期的TiO2納米管陣列直徑為125nm。第二步我們以Cd(NO3)2、Na2S分別為Cd2+、S2-的離子源用連續(xù)離子沉積法沉積CdS量子點，得到的樣品中CdS量子點呈彌散狀吸附在TiO2納米管上。然后將其應用的太陽能電池上。最終我們的測試結果顯示隨著沉積次

3、數(shù)的增加TiO2納米管上吸附的CdS量子點的數(shù)量也相應增加，從而提高了其對光的吸收，更多的光被吸收轉化最終增加了光電轉化效率。
　　2.熱蒸發(fā)方法制備海膽狀Zn/ZnO微納結構及其光電化學性能
　　我們用熱蒸發(fā)方法制備出Zn/ZnO微納結構。第一步金屬Zn球的制備:將前驅體Zn顆粒放置于管式爐加熱正中區(qū)，清洗好的FTO放置于保護氣流下方，距離前驅體8cm，溫度為400～450℃處，整個過程在真空度0.01Torr下進行。升溫

4、到800℃下保溫30分鐘。制備出一定尺寸分布均勻的Zn球顆粒，通過對產(chǎn)物的表征測試觀察到制備的樣品符合預期。第二部熱處理制備海膽狀Zn/ZnO微納，結構。第二步制備好的Zn球顆粒在空氣氛圍下進行熱處理，熱處理溫度為520℃，熱處理時間為5h。然后我們對產(chǎn)物的形貌、結構、成分進行表征測試，可以觀察到微米球表面長滿了一位的ZnO納米線，形成類似于海膽的微納結構。最后我們將制備好的海膽狀Zn/ZnO微納結構用作于染料敏化太陽能電池陽極并對其進

5、行光電化學性能進行分析測試。
　　3.海膽狀Zn/ZnO/ZnS微納結構的制備及其光電化學性能
　　首先在管式爐中以金屬Zn顆粒為前驅體，在FTO上沉積微米尺寸的Zn顆粒，并對其進行熱處理制備出海膽狀Zn/ZnO微納結構。再將表面生長有海膽狀Zn/ZnO微納結構的FTO襯底在90℃的溫度下置于0.2M的硫代乙酰胺(TAA)的水溶液中，保溫一定的時間制備成海膽狀Zn/ZnO/ZnS微納結構。通過表征分析，研究其生長機理與性能，