金屬-金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備及其光電應(yīng)用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、眾所周知,金屬氧化物是一類物理化學(xué)性能優(yōu)良的半導(dǎo)體材料,在光學(xué)、光電子學(xué)、傳感器、光催化、染料敏化太陽能電池等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。金屬氧化物由于其豐富的形貌、結(jié)構(gòu)、可變的價(jià)態(tài)以及可調(diào)節(jié)的氧空穴濃度,這些為構(gòu)造性能獨(dú)特的新材料提供了廣闊的空間。隨著科學(xué)的發(fā)展,單獨(dú)的金屬氧化物已不能滿足人們需求,因而將其與金屬,其他半導(dǎo)體納米材料,碳材料等復(fù)合,賦予了其嶄新的性能,并大大拓展了其應(yīng)用范圍。其中貴金屬如Au,Pt等具有良好的導(dǎo)電性和較高的可見光

2、吸收能力,將其與金屬氧化物復(fù)合后可以作為電子捕獲劑不僅有效防止被激發(fā)后的電子與空穴復(fù)合,還可以作為光捕獲劑顯著增強(qiáng)金屬氧化物對(duì)可見光的吸收,使得金屬氧化物的光電性能更為優(yōu)越,應(yīng)用范圍更廣。其中,氧化錫(SnO2)和氧化鈰(CeO2)因其優(yōu)異的光電性質(zhì)被認(rèn)為是金屬氧化物中最有應(yīng)用前景的功能材料之一。鑒于它們?cè)诠δ芷骷械闹匾裕覀冞x取SnO2和CeO2這兩種金屬氧化物為研究對(duì)象,將這兩種金屬氧化物與貴金屬復(fù)合并對(duì)它們的光電性能進(jìn)行了深入

3、研究。
  全文的主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下:
  1.采用一種簡易的一步法合成了大小均一,分散均勻的Au-SnO2復(fù)合納米球(HNSs)。該方法利用了還原性的Sn2+與氧化性的Au3+及溶解的氧氣之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),原位生成Au納米顆粒(NPs)和SnO2納米顆粒(NPs)。Au納米顆粒不僅可以捕獲電子,提高電子-空穴對(duì)的壽命,還可以增強(qiáng)可見光吸收強(qiáng)度,這些都有利于提高該復(fù)合物的光電化學(xué)性能。以半胱氨酸作為光電生物傳感實(shí)

4、驗(yàn)中的檢測對(duì)象,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明構(gòu)建的生物傳感器對(duì)于半胱氨酸體現(xiàn)出優(yōu)異的檢測性能,即具有較寬的檢測范圍(0.4 mM-12mM)和較低的檢測限(0.1mM)。因此這種光電性功能優(yōu)良的Au-SnO2復(fù)合納米球可以進(jìn)一步拓展到光催化、光電傳感器、以及其他光電應(yīng)用領(lǐng)域。
  2.采用溶劑熱方法,在不添加任何表面活性劑條件下,制得了Au-SnO2復(fù)合納米空心球。使用透射電鏡和掃描電鏡等對(duì)該納米材料進(jìn)行了表征測試,結(jié)果顯示這種方法制得Au-Sn

5、O2復(fù)合納米中空球尺寸約在130-180nm范圍內(nèi),分散均勻。Au的摻雜可以與形成肖特基結(jié),抑制電子返回到染料或電極上,因而增加作為電極的短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率,并且中空結(jié)構(gòu)具有光散射和反射能力,提高其作為光陽極材料的光伏特性。因此,這種納米復(fù)合材料具有較好的光電性能,可將其應(yīng)用作為染料敏化太陽能電池(DSSCs)的光陽極。
  3.采用乙醇,乙二醇,水等不同溶劑作為反應(yīng)液,利用水熱方法可控合成了不同形貌的CeO2納米晶體。采用一

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