透明TiO2光陽(yáng)極材料的研究.pdf

1、近年來(lái)，對(duì)TiO2光陽(yáng)極材料進(jìn)行大量研究，發(fā)現(xiàn)其光吸收能力較低和電子-空穴的復(fù)合幾率較大，這兩大問(wèn)題一直抑制著光陽(yáng)極的光電性能的提高。然而，增強(qiáng)光陽(yáng)極材料的電子傳輸能力以降低其電子-空穴復(fù)合幾率，提高光陽(yáng)極的透光率以增加其太陽(yáng)光透射量，從而激發(fā)出更多光電子，這都有利于提高光陽(yáng)極材料的光電性能。因此，本文以提高透明TiO2光陽(yáng)極的激發(fā)光電子的能力為研究?jī)?nèi)容。關(guān)于光陽(yáng)極采用三種制備方法，即在導(dǎo)電玻璃FTO上陽(yáng)極氧化Ti膜制備透明TiO2納米

2、管陣列膜、料漿刮涂法制備TiO2納米多孔膜、料漿刮涂法制備TiO2納米帶/TiO2納米顆粒復(fù)合膜。其具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）在導(dǎo)電玻璃FTO上陽(yáng)極氧化Ti膜制備透明TiO2納米管陣列膜光陽(yáng)極。首先，采用合理的磁控濺射參數(shù)，在導(dǎo)電玻璃 FTO上沉積一層厚度約1170nm且質(zhì)量良好的Ti膜。然后，根據(jù)0.5wt.％NH4F＋5vol.%H2O＋乙二醇的電解液配比，在FTO上進(jìn)行陽(yáng)極氧化鈦膜制備透明TiO2納米管。根據(jù)陰極鉑電極的

3、規(guī)格大小，判斷均勻與非均勻電場(chǎng)對(duì)TiO2納米管形貌及與之對(duì)應(yīng)的I-t曲線的影響。比較在鈦箔和FTO上陽(yáng)極氧化制備納米管過(guò)程中I-t曲線變化，得出在多孔膜穩(wěn)定生長(zhǎng)后期FTO上制備納米管時(shí)電流會(huì)突然上升，這是由于Ti膜的厚度一定，阻擋層的溶解貫穿，露出FTO導(dǎo)電面，電流突然增大。SEM和紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)分別表征不同氧化電壓下制備的納米管的形貌和透光率的大小，在18V時(shí)納米管的管結(jié)構(gòu)最理想，透光率高。
　?。?）采用料漿刮涂法制備Ti

4、O2納米多孔膜光陽(yáng)極。首先制備分散均勻穩(wěn)定的TiO2料漿，其配比為P25粉：水=1:10，六偏磷酸鈉含量為0.3wt.%，然后刮凃成 TiO2納米多孔膜。根據(jù) SEM、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、XRD等表征手段測(cè)試多孔膜的形貌、透光率和晶型，確定2層為最佳刮凃?qū)訑?shù)，500℃為最佳退火溫度，此時(shí) TiO2納米多孔薄膜的顆粒大小均勻，結(jié)構(gòu)疏松多孔，沒(méi)有斷層、裂紋以及較大團(tuán)聚等缺陷出現(xiàn)，而且膜中銳鈦礦相TiO2量最高，刮凃2層經(jīng)500℃退火處理的光

5、陽(yáng)極的光電流密度最大。
　　（3）采用料漿刮涂法制備 TiO2納米線/TiO2納米顆粒復(fù)合膜光陽(yáng)極。首先采用水熱法合成TiO2納米線，并對(duì)其形貌和晶型進(jìn)行表征。然后將不同量的TiO2
　　納米線摻雜到P25粉中按一定的方法制備成復(fù)合料漿，然后刮凃得到TiO2納米線/TiO2納米多孔復(fù)合膜，應(yīng)用SEM、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、三電極測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行表征，分析不同量的TiO2納米線對(duì)復(fù)合膜的形貌、透光率及光電流密度的影響。從而確定最佳摻