多酸-半導(dǎo)體納米復(fù)合膜的制備及其光電性能研究.pdf

1、利用太陽(yáng)能解決日益迫近的能源枯竭問(wèn)題是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的熱點(diǎn)課題，而開(kāi)發(fā)高性能的光電功能材料是太陽(yáng)能有效利用的基礎(chǔ)，如何提高半導(dǎo)體材料的光電性能仍然是當(dāng)今材料科學(xué)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。多金屬氧酸鹽（簡(jiǎn)稱(chēng)多酸）獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和豐富的物理化學(xué)性質(zhì)使其具有較強(qiáng)電子接受能力，非常適合作為光伏電極的光電子接受體。本論文以多金屬氧酸鹽為活性組分，結(jié)合酞菁、碳納米管和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)自組裝技術(shù)構(gòu)筑了多酸基納米復(fù)合膜。并研究了多酸的協(xié)同作用對(duì)各

2、種納米復(fù)合膜光電性能的影響。
　　利用多酸的強(qiáng)電子接受能力和酞菁的光電性能，通過(guò)交替沉積自組裝技術(shù)制備了Dawson型鉬磷酸和氨基酞菁鈷復(fù)合光伏電極材料。在紫外光照射下的光電測(cè)試表明:Dawson型鉬磷酸/氨基酞菁鈷復(fù)合膜電極比單純氨基酞菁鈷敏化電極顯現(xiàn)出更高的光電流和轉(zhuǎn)換效率。并且增加的光電流并不是多酸和酞菁光響應(yīng)的簡(jiǎn)單加和，而是由于酞菁和多酸之間的光致電子轉(zhuǎn)移增加了激發(fā)電子-空穴對(duì)的有效分離所致。本研究是首例通過(guò)多酸的協(xié)同作用

3、來(lái)提高有機(jī)半導(dǎo)體材料的光電性能。
　　利用碳納米管優(yōu)良的導(dǎo)電性和多酸的強(qiáng)電子接受能力對(duì)阿利新藍(lán)的光電性能進(jìn)行調(diào)控。通過(guò)交替沉積自組裝技術(shù)制備了一系列由水溶性陽(yáng)離子酞菁阿利新藍(lán)、碳納米管和Dawson型鉬磷酸構(gòu)筑的光伏電極材料。在紫外光照射下的光電響應(yīng)結(jié)果表明:碳納米管/阿利新藍(lán)復(fù)合膜電極比單純阿利新藍(lán)敏化電極顯現(xiàn)出更高的光電流和轉(zhuǎn)換效率。而 Dawson型鉬磷酸/碳納米管/阿利新藍(lán)復(fù)合膜電極在一系列電極中顯現(xiàn)出最高的光電響應(yīng)。這主

4、要?dú)w因于這些電極的光致電子轉(zhuǎn)移和有效傳輸程度的不同。本研究的意義不僅在于光電響應(yīng)的提高，而且在于嘗試了通過(guò)結(jié)合不同帶隙和導(dǎo)電性的材料調(diào)控光敏電極的光電性能。這對(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)有應(yīng)用前景的新型光電材料有著深遠(yuǎn)意義。
　　采用交替沉積自組裝技術(shù)，研究多酸對(duì)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體/有機(jī)光電材料復(fù)合電極光電性質(zhì)的影響。制備了一系列由磺酸酞菁銅、TiO2和Dawson型鎢磷酸構(gòu)筑的光伏電極材料。光電測(cè)試表明:有機(jī)/無(wú)機(jī)半導(dǎo)體光電材料復(fù)合電極比單純的無(wú)機(jī)、有

5、機(jī)半導(dǎo)體敏化電極顯現(xiàn)了較高的光電響應(yīng)，而多酸的介入又使復(fù)合電極光電性能有了進(jìn)一步提高。證明了可以通過(guò)多酸的協(xié)同作用來(lái)提高無(wú)機(jī)半導(dǎo)體和有機(jī)光電復(fù)合材料的光電性質(zhì)。
　　在非水溶劑中，利用交替沉積自組裝技術(shù)，將Dawson型鎢磷酸和不溶性氨基酞菁鈷組裝到納米復(fù)合膜中，制備了對(duì)ClO3-具有雙功能電催化性能的修飾電極。UV-vis揭示了復(fù)合膜的均勻增長(zhǎng)。原子力顯微鏡展現(xiàn)了復(fù)合膜的表面形貌。循環(huán)伏安曲線表明了修飾電極對(duì)ClO3-具有雙功能