一維氟摻雜氧化鋅多孔陣列薄膜的制備及其光轉(zhuǎn)化應(yīng)用.pdf

1、隨著人類科技和工業(yè)文明的迅猛發(fā)展，新型能源開發(fā)和環(huán)境保護已成為人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的核心。太陽能是最具潛力的新型可再生能源，在能源領(lǐng)域?qū)μ柲軕?yīng)用進行研究成為必然發(fā)展趨勢。一種新型太陽能電池染料敏化太陽能電池(DSSC)就是利用太陽能光伏發(fā)電，具有十分廣闊的研究前景。同時為了改善日益嚴重的環(huán)境污染問題，保護人類賴以生存的環(huán)境，各種光催化技術(shù)正在被廣泛的開發(fā)利用。
　　 研究表明，不論是作為太陽能電池光陽極材料，還是光催化降解中的光

2、催化劑，半導(dǎo)體氧化物相對于其它材料都具有優(yōu)越性。ZnO由于易結(jié)晶性和各向異性生長的特性，使其可以通過不同可控生長方式獲得具有特殊的光電性質(zhì)的納米結(jié)構(gòu)，我們很容易在ZnO表面進行改性工作。本論文針對高比表面積F-ZnO薄膜的合成制備及其在DSSC和光催化技術(shù)中的應(yīng)用進行了有益的探索，其主要內(nèi)容如下：
　　 通過模仿植物葉子表面的分等級多孔結(jié)構(gòu)，成功制備出一種高比表面積等級結(jié)構(gòu)的F-ZnO多孔棱柱陣列膜，得到了較高的DSSC光電轉(zhuǎn)換

3、效率。以無機鹽硝酸鋅、氟化銨為原料，采用簡單的低溫化學(xué)浴方法和后續(xù)的熱處理過程，在FTO導(dǎo)電玻璃基底上獲得了等級結(jié)構(gòu)F-ZnO多孔棱柱陣列膜。通過SEM、TEM等手段對樣品進行形貌和結(jié)構(gòu)研究，結(jié)果顯示該陣列薄膜生長均勻、與基底附著性好，并且具有極大的比表面積，同時，高分辨透射電鏡研究結(jié)果表明構(gòu)成薄膜的單根棱柱是一種準單晶結(jié)構(gòu)。把制備的F-ZnO多孔膜應(yīng)用于DSSC，在膜厚為1.6μm時獲得2.93％的光電轉(zhuǎn)換效率，其性能優(yōu)于相同膜厚的Z

4、nO納米棒基DSSC。通過染料解吸附實驗和電化學(xué)分析，進一步證明該等級結(jié)構(gòu)膜比表面積大，傳輸電阻小，非常適合應(yīng)用于太陽能電池光陽極材料。另外，還研究了薄膜厚度對光電性能的影響。
　　 通過光合成法，制備了Ag修飾F-ZnO多孔薄膜，并研究在紫外光照射下其對羅丹明B染料的降解作用。結(jié)果表明，表面采用Ag修飾能有效提高樣品光催化活性。對不同修飾量樣品光催化活性研究顯示，Ag的含量明顯影響修飾后ZnO光催化活性，當(dāng)Ag與Zn原子百分比