TiO2納米棒的制備、改性及其光電化學(xué)性能研究.pdf

1、利用太陽能水解制氫是緩解能源危機并改善環(huán)境污染的有效途徑，而以金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜作為催化劑實現(xiàn)光電化學(xué)水解制氫是當(dāng)前備受關(guān)注的一個研究方向，其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是開發(fā)高效廉價的半導(dǎo)體光陽極材料。納米半導(dǎo)體材料TiO2廉價、無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好，且具有良好的載流子傳輸效率，是一種理想的光電材料和光催化材料。在光電化學(xué)水解領(lǐng)域，各種形貌的TiO2材料都得到了廣泛的探索研究，其中TiO2納米棒結(jié)構(gòu)以其良好的載流子分離、傳輸和吸光性能備受青睞。此外

2、，眾多研究人員也在持續(xù)深入探索TiO2納米材料的多樣改性方法。
　　本文從材料和工藝的角度出發(fā)，考慮材料的能級匹配對光電化學(xué)性能的影響和氫化處理對半導(dǎo)體材料的改性，設(shè)計了由TiO2納米棒和ZnO納米顆粒組成的異質(zhì)結(jié)包覆結(jié)構(gòu)，并將此異質(zhì)結(jié)進(jìn)行氫化處理，得到了氫化處理的TiO2/ZnO異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。本文主要從以下兩方面展開研究：
　　(1)采用水熱法在FTO導(dǎo)電玻璃基底上直接生長TiO2納米棒薄膜，通過改變鈦酸四正丁酯（TBOT）

3、的用量來探究TiO2納米棒的形貌規(guī)律，優(yōu)選出由1.2mL TBOT用量制備所得的TiO2納米棒用于后續(xù)異質(zhì)結(jié)包覆。采用沉積晶種和水熱生長兩步法制備TiO2/ZnO異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，通過研究晶種溶液醋酸鋅的濃度來探究TiO2/ZnO的形貌規(guī)律，確定醋酸鋅的用量，并對不同晶種用量所得的TiO2/ZnO異質(zhì)結(jié)進(jìn)行綜合表征及光電化學(xué)性能測試。
　　(2)優(yōu)化異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的制備工藝，采用更為簡便的溶液滴涂法一步實現(xiàn)ZnO顆粒的包覆，并對其進(jìn)行氫化處