分級(jí)二氧化鈦納米花的制備及其光電性能研究.pdf

1、自從上世紀(jì)七十年代開始，由于TiO2成本低、穩(wěn)定性高、工藝簡(jiǎn)單、形貌可控及無毒等優(yōu)點(diǎn)，使其在染料敏化太陽能電池和光催化等領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用。大量實(shí)驗(yàn)表明，TiO2的晶型、形貌、尺寸及結(jié)晶性對(duì)其性能具有重要影響。本文從調(diào)控riO2形貌入手，通過一種簡(jiǎn)單水熱法制備分級(jí)TiO2納米花(HTF)，其由超薄TiO2納米片自組裝而成，并且具有較大尺寸和大比表面積。由于HTF表現(xiàn)出來獨(dú)特的尺寸效應(yīng)、表面積效應(yīng)和超薄特性，將其應(yīng)用于染料敏化太陽能電

2、池光陽極和光催化產(chǎn)氫中，研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)HTF在染料敏化太陽能電池光陽極中的應(yīng)用和性能研究
　　通過調(diào)控HTF與銳鈦礦TiO2顆粒(TNP)的在染料敏化太陽能電池中的不同混合比例，研究不同含量HFT制備光陽極應(yīng)用于染料敏化太陽能電池的光學(xué)性能、電學(xué)性能及光電轉(zhuǎn)換效率的差異，并探究光陽極中不同含量的HTF在染料敏化太陽能電池中可能產(chǎn)生影響的作用機(jī)制。研究結(jié)果表明，HTF10/N719電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.4

3、％，相比于傳統(tǒng)TiO2納米顆粒制備的電池4.2％的光電轉(zhuǎn)換效率提升了52.2％。這種優(yōu)異的性能歸因于HTF不僅能增強(qiáng)光散射提高光利用率還能為染料吸附提供更多位點(diǎn)，從而獲得更多的光電子，有效提高電池的光轉(zhuǎn)換效率。
　　(2)HTF在復(fù)合光催化劑產(chǎn)氫中的應(yīng)用和性能研究
　　通過兩步光還原沉積法在HTF表面上沉積Pt金屬納米顆粒和CdS，制備得到HTF/Pt/CdS三組分復(fù)合光催化劑，探究了其在模擬太陽光照射下光解水產(chǎn)氫的性能。通

4、過對(duì)三組分復(fù)合光催化劑微觀結(jié)構(gòu)的分析及光電性能的研究，解釋說明了合成的三組分復(fù)合材料對(duì)光解水產(chǎn)氫的效率提高主要原因。
　　1.窄禁帶半導(dǎo)體CdS對(duì)可見光具有光響應(yīng)作用，能拓展太陽光的吸收范圍。這彌補(bǔ)了TiO2只能吸收紫外光的不足，增強(qiáng)太陽光的利用率。
　　2.水熱法制備的HTF具有超大比表面積的特點(diǎn)，這為CdS的負(fù)載提供了更多的位點(diǎn)，有利于沉積更多的CdS。而更多的CdS意味著能吸收更多的太陽光，產(chǎn)生更多的光生載流子。與此同