硫化鎘敏化二氧化鈦納米管和表面凹陷鈀納米多面體的制備和性能研究.pdf

1、本論文研究硫化鎘納米顆粒敏化二氧化鈦納米管陣列的一步法制備及其光電化學(xué)性能和表面凹陷鈀納米多面體顆粒的可控制備和電催化性能。在第一章緒論中，我們主要介紹基于二氧化鈦的光電化學(xué)太陽能電池的工作機(jī)制、光電轉(zhuǎn)換效率提高的可能途徑和納米材料在其中發(fā)揮的作用，以及鈀納米多面體的可控制備和它的形貌對(duì)光吸收、電催化性能的影響;在第二章中講述了利用電沉積技術(shù)一步法制備出硫化鎘（硒化鎘、碲化鎘）顆粒敏化的二氧化鈦納米管陣列，并研究了它們的光電化學(xué)性能。第

2、三章討論的是利用快速還原的方法制備{100}面凹陷的鈀納米立方體、直角雙錐體和五次孿晶納米棒，并研究了它們的電催化性能。第四章介紹了通過籽晶誘導(dǎo)的方法制備表面凹陷的鈀立方八面體，并研究了它們的光吸收性能和電催化性能。我們?cè)诘谖逭轮袑?duì)本論文所涉及的工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。
　　 第二至第四章所涉及的研究內(nèi)容主要如下:
　　 第二章:本章介紹了硫化鎘為代表的窄帶隙半導(dǎo)體納米顆粒敏化二氧化鈦納米管的制備方法，以及各種方法中存在的

3、問題。我們發(fā)展出一步法快速地在氧化鋁模板中同時(shí)電沉積硫化鎘顆粒敏化二氧化鈦納米管陣列。我們制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)，硫化鎘納米顆粒均勻分布在二氧化鈦納米管中，而且顆粒部分嵌入到管壁中。這種結(jié)構(gòu)有效的阻止了硫化鎘顆粒聚集或堵塞納米管，提高了硫化鎘顆粒與二氧化鈦的接觸面積。硫化鎘納米顆粒的尺寸和分布密度可以通過控制電解液濃度進(jìn)行調(diào)制。利用硫化鎘納米顆粒敏化的二氧化鈦納米管可以將光吸收范圍從紫外區(qū)域拓展到可見光區(qū)域（580納米以下）。同時(shí)硫化鎘顆粒的修

4、飾使得二氧化鈦納米管的光電化學(xué)活性提高到11倍。我們還證明了這種一步電沉積方法也適用于其它窄帶隙半導(dǎo)體納米顆粒敏化二氧化鈦納米管陣列的制備。
　　 第三章:本章介紹了表面凹陷的貴金屬多面體顆粒的制備方法，以及各種方法的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題。我們發(fā)展了一種快速還原的、非籽晶誘導(dǎo)生長的、一步法制備出表面凹陷的鈀立方體。鈀立方體的凹陷程度可以通過控制還原劑的濃度調(diào)制。我們發(fā)現(xiàn)制備過程中足夠快的還原速度可以導(dǎo)致顆粒在特定方向形成過生長，從而

5、形成凹陷結(jié)構(gòu)，即還原速度是凹陷結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵因素。我們?cè)诜磻?yīng)進(jìn)行中改變還原速度證實(shí)了我們的推論，利用還原速度的變化有效調(diào)節(jié)凹陷結(jié)構(gòu)的形貌。我們利用同樣的機(jī)制，使用不同還原劑制備出表面凹陷的直角雙錐體和五次孿晶納米棒。我們對(duì)比了各種形貌鈀顆粒的電催化性能，發(fā)現(xiàn)具有凹陷表面的鈀多面體顆粒表現(xiàn)出比普通多面體顆粒更優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性，而且在我們可控制的凹陷程度范圍內(nèi)，凹陷程度越大電催化性能越高。
　　 第四章:本章首先介紹了利用籽

6、晶誘導(dǎo)方法制備以鈀為代表的貴金屬納米顆粒的研究進(jìn)展。在實(shí)驗(yàn)中我們利用籽晶誘導(dǎo)方法制備出表面凹陷的鈀納米立方八面體。我們以表面凹陷鈀納米立方體為籽晶，在籽晶生長階段選用不同還原劑，以抗壞血酸鈉為還原劑得到{100}面凹陷的立方八面體，以抗壞血酸為還原劑得到{100面和{110}面凹陷的八面體，以抗壞血酸和鹽酸為還原劑得到表面沒有凹陷的立方八面體結(jié)構(gòu)。我們通過紫外可見光消光譜測(cè)試證明凹陷結(jié)構(gòu)對(duì)鈀顆粒的光吸收曲線無顯著影響，而甲酸電氧化測(cè)試則