硼和硼氮共摻雜二氧化鈦的光電性質(zhì)研究.pdf

1、能源問題與環(huán)境問題是目前以至未來較長一段時間影響人類社會發(fā)展的重要問題。發(fā)展新能源與治理環(huán)境已經(jīng)成為人們迫切需要解決的重大課題，而太陽能光化學成為了解決能源與環(huán)境問題的最有前景的解決途徑之一。本課題以二氧化鈦的改性為出發(fā)點，通過鈦酸四丁酯直接水解與水熱處理兩步反應法制備出硼摻雜納米二氧化鈦粉體。發(fā)現(xiàn)硼摻雜的引入形成Ti-O-B結(jié)構，有利于改善粉體光電性能，并且，隨著摻雜含量的增加，粉體的光電性能有所提升。通過 XRD、SEM/TEM、X

2、PS、FT-IR以及UV-vis對全系列硼摻雜二氧化鈦粉體進行表征與測試。并將硼摻雜二氧化鈦粉體組裝成染料敏化太陽能電池，優(yōu)化了光陽極的涂膜厚度。實驗結(jié)果表明，硼元素摻雜以Ti-O-B鍵和B-O-B鍵形式存在，隨著摻雜含量的增加，電池的短路光電流增大，開路光電壓減小；相對于空白二氧化鈦制備的DSSC電池2.00％的轉(zhuǎn)換效率，硼摻雜二氧化鈦組裝的電池效率普遍提高，最高達2.39%。與此同時采用羅丹明B（RhB）降解反應作為探針反應，測試了

3、硼摻雜二氧化鈦粉體的光催化性能，發(fā)現(xiàn)硼摻雜可以增強二氧化鈦粉體的光催化活性，光催化速率最高達到了空白二氧化鈦粉體的2倍。
　　本實驗結(jié)合文獻確認了通過氮摻雜可以窄化二氧化鈦粉體帶隙寬度，拓展吸收頻段（產(chǎn)生可見光吸收帶）。且硼元素與氮元素有較好的配伍性，不會產(chǎn)生互相抑制的效果。因此采用實驗室自行設計的氣相強制摻氮反應儀器對硼摻雜二氧化鈦粉體進行氣相強制摻氮，制備了硼氮共摻雜二氧化鈦粉體。通過多種表征手段表征了硼氮共摻雜粉體的形貌、相