微納結(jié)構(gòu)氧化物光陽極材料制備及光電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著各種結(jié)構(gòu)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(yīng)用前景。通過對納米材料進行一定的改進以達到相應(yīng)的性能要求已成為當(dāng)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(xué)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(jié)構(gòu)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(yù)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(yīng)用的太陽能電池上。最終我們的測試結(jié)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(yīng)增加，從而提高了其對光的吸收，更多的光被吸收轉(zhuǎn)化最終增加了光電轉(zhuǎn)化效率。
　　2.熱蒸發(fā)方法制備海膽狀Zn/ZnO微納結(jié)構(gòu)及其光電化學(xué)性能
　　我們用熱蒸發(fā)方法制備出Zn/ZnO微納結(jié)構(gòu)。第一步金屬Zn球的制備:將前驅(qū)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(qū)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(yù)期。第二部熱處理制備海膽狀Zn/ZnO微納，結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)。最后我們將制備好的海膽狀Zn/ZnO微納結(jié)構(gòu)用作于染料敏化太陽能電池陽極并對其進

5、行光電化學(xué)性能進行分析測試。
　　3.海膽狀Zn/ZnO/ZnS微納結(jié)構(gòu)的制備及其光電化學(xué)性能
　　首先在管式爐中以金屬Zn顆粒為前驅(qū)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(jié)構(gòu)。再將表面生長有海膽狀Zn/ZnO微納結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。通過表征分析，研究其生長機理與性能，