樊莉红
,
陈福义
,
刘婧
,
张金生
,
刘建
贵金属
doi:10.3969/j.issn.1004-0676.2012.01.007
采用阳极氧化法,以金属钛箔为原料制备了TiO2纳米管阵结构染料敏化纳米晶太阳能电池( DSSC)光阳极,并用电沉积、光沉积和真空蒸发法对其表面分别进行金属Ag和Au修饰.对金属修饰前后的光阳极用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)表征发现:阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列结构规整有序；经过化学沉积后,其表面均覆盖有一层致密的金属粒子薄膜.测量光电流密度-电压(J-V)曲线和电化学阻抗谱(EIS)发现:相比纯TiO2纳米管阵列,经过Ag修饰后的TiO2阵列其短路电流密度和开路电压最大可以分别提高到前者的4.9和1.7倍,并且其电化学阻抗出现显著降低.研究表明:金属Ag修饰改善了TiO2纳米管之间的连通性,提高了TiO2光阳极中电子的传输效率,并通过等离子共振激发出光电子,同时与TiO2相互作用,使其在可见光区域也能够促进电子-空穴对的分离.
关键词:
复合材料
,
Ag
,
Au
,
光阳极
,
TiO2纳米管阵列
,
电沉积
,
光沉积
赵义平
,
陶汝华
,
董伟伟
,
邵景珍
,
邓赞红
,
方晓东
材料导报
介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和基本原理,综述了近年来作为DSSC光阳极的TiO2纳米管、纳米线、纳米棒阵列的制备工艺进展,重点介绍了阳极氧化法制备纳米管和水热法制备纳米线和纳米棒.阐述了通过改进TiO2纳米管提高DSSC效率的几种途径,包括优化纳米管的尺寸、改善纳米管的输运性能、在透明基板上生长纳米管、对纳米管进行表面修饰等.最后展望了TiO2纳米阵列DSSC的研究方向.
关键词:
二氧化钛
,
纳米阵列
,
染料敏化太阳能电池
,
光阳极
,
纳米管
,
纳米线
,
纳米棒
刘婧
,
陈福义
,
樊莉红
,
张金生
贵金属
doi:10.3969/j.issn.1004-0676.2012.02.004
利用激光诱导换膜的方法在氧化钛基体上制备出了银铜双金属薄膜,通过控制激光加工的参数和银铜成分制备出样品.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和J-V曲线分别对加工前后样品的结构、形貌及光伏性质进行了表征.结果表明:随着溶液中Cu2+浓度的增加,在ITO玻璃上所制备的银铜纳米枝晶的尺寸减小;利用激光诱导换膜工艺,可以在氧化钛基体上制备出银铜双金属薄膜;相比氧化钛膜,在氧化钛膜上沉积银铜双金属薄膜的光阳极具有更高的短路电流密度和开路电压;随着激光加工功率的增大,氧化钛膜上的银铜颗粒变小,光阳极的短路电流密度和开路电压均有增大,但是当激光加工功率很大时,其开路电压变小;在同一激光加工功率下,随着银铜双金属薄膜中银含量的增大,其短路电流密度和开路电压均有增大.
关键词:
复合材料
,
银铜双金属
,
氧化钛
,
光阳极
,
电沉积
,
激光诱导换膜
,
光伏性质
甄超
,
吴亭亭
,
Mohammad W. Kadi
,
Iqbal Ismail
,
刘岗
,
成会明
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60981-0
光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔TiO2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而, TiO2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿TiO2微米颗粒,这种多孔单晶TiO2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶TiO2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶TiO2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维TiO2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰TiO2纳米颗粒以及二次生长构建TiO2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶TiO2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长TiO2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层SiO2球密堆模板, TiO2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO2球模板包裹进TiO2纳米棒中,再通过碱溶液将SiO2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶TiO2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石TiO2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于：(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点；(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石TiO2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率；(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应；(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石TiO2纳米棒带隙扩大了0.1 eV,带隙增大归因于导带位置负移0.1 eV,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.
关键词:
氧化钛
,
光阳极
,
多孔
,
单晶
,
纳米棒阵列
黄娟茹
,
谭欣
,
于涛
,
赵林
,
吴天彧
材料导报
在概述染料敏化太阳能电池工作原理基础上,着重分析电池光阳极TiO<,2>薄膜的特性,并指出该薄膜在电池中所起的作用:负载染料、收集光生电子、分离电荷和传输光生电子;继而从表面修饰、离子掺杂、量子点敏化、制备复合薄膜、设计微观有序空间结构、设计核壳结构以及多手段共改性等方面对TiO<,2>薄膜改性手段进行综述,并详细分析改性手段优化染料敏化太阳能电池性能的原因;最后,提出应把优化光阳极TiO<,2>薄膜制备工艺及探讨薄膜接触面工作机理等作为今后的研究重点.
关键词:
TiO2
,
染料敏化太阳能电池(DSSCs)
,
能量转化效率
,
光阳极
,
电荷复合
丁雨田
,
张增明
,
胡勇
,
王璟
,
尚兴记
人工晶体学报
通过水热法制备了垂直于导电基底的金红石纳米棒阵列,首次通过磁控溅射方法制备了一维阵列金红石/锐钛矿核壳结构,并将其应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs).样品结构和形貌分别利用X射线衍射仪、透射电镜、扫描电子显微镜进行表征观察.结果表明,磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更好的形貌和比表面积.光电转换性能测试表明,与单纯水热生长的金红石纳米棒光阳极相比(1.10％),磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更高的光电转换效率(2.85％),光电转换效率提高了将近2.6倍.
关键词:
水热法
,
金红石纳米棒
,
磁控溅射
,
光阳极
李广忠
,
汤慧萍
,
张文彦
,
李纲
,
赵培
稀有金属材料与工程
氢化处理TiO2纳米管是一种简单而又有效地提高其光解水制氢效率的方法.通过采用FE-SEM、TEM、XRD及XPS等研究,在大气气氛500℃热处理后,接着经300℃氢化处理后,获得了由以锐钛矿组成的TiO2纳米管壁,和在纳米管内壁上高度无序的表面层组成的双相结构的TiO2纳米管阵列,且在纳米管表面形成了Ti-OH能带.光催化分解水试验表明,在光强为100 mW/cm2的模拟太阳光照射下氢化处理后的TiO2纳米管光阳极的光电流密度可达4.88mA/cm2,较未氢化处理的样品提高了约4倍.
关键词:
TiO2纳米管
,
光阳极
,
氢化处理
,
光催化分解水
,
氢气
崔华楠
,
李登
,
刘冠涛
,
梁振兴
,
石建英
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60295-3|
采用高温氮化法在Ti片基底上生长一层TiN0.3薄膜,进一步利用电化学沉积法在TiN0.3薄膜上生长CeO2,制备了TiN0.3/CeO2复合材料.分别用X射线衍射和扫描电镜研究了复合材料的晶体和形貌结构,用紫外-可见光谱探究了材料的光学吸收性能.结果表明,球状CeO2颗粒均匀地分布在TiN0.3表面；该复合光阳极除了TiN0.3对可见光的吸收外,外层的CeO2同时实现了对紫外光的吸收.光电催化性能研究发现, TiN0.3/CeO2复合光阳极能够显著提高TiN0.3或CeO2的光电流密度,同时增加光电流的稳定性. TiN0.3/CeO2独特的双层结构是其光电催化性能提高的主要原因.在TiN0.3与CeO2界面处异质结构的驱动下, CeO2层中的光生电子迁移至TiN0.3层,而相应的光生空穴在界面处被Ce3+所消耗,从而提高了CeO2层中电子和空穴的分离效率,光电流密度也随之提高；同时,位于CeO2与电解液界面处的Ce3+作为水分子的吸附中心和反应活性中心,加快了界面处水的氧化反应,从而进一步促进了稳定光电流的产生.鉴于TiN0.3/CeO2光阳极材料优良的光电催化性能,其在太阳能光电催化领域具有潜在的应用,对于新型高效光电转化材料的设计与合成具有借鉴作用.
关键词:
氮化钛
,
氧化铈
,
TiN0.3/CeO2
,
光阳极
,
光电催化
徐长志
,
肖斌
,
柳清菊
材料导报
染料敏化太阳能电池(DSSC)由于价格低廉、制备工艺简单、理论光电转化效率高等优点,成为极具研发潜力的太阳能电池之一.介绍了染料敏化太阳能电池的结构和工作原理,综述了各组成部分染料敏化剂、光阳极、电解质和对电极的研究进展,分析探讨了改进和提高DSSC性能的方法和途径,并展望了其未来的发展趋势.
关键词:
染料敏化太阳电池
,
染料敏化剂
,
光阳极
,
电解质
,
对电极
