二氧化鈦納米管陣列的制備及其光伏特性研究.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)納米材料作為一種綠色功能材料，能夠廣泛的應(yīng)用于食品、塑料、造紙、陶瓷、傳感器、介電材料、光解水制氫、光催化以及能源等領(lǐng)域。納米功能材料的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)它的性質(zhì)有很大影響。近年來(lái)，納米尺寸材料如納米線(xiàn)、納米棒、納米纖維和納米管等，由于其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與優(yōu)異的性能，受到了廣泛的關(guān)注。TiO2納米管陣列膜與TiO2納米晶膜相比具有更大的比表面積和更強(qiáng)的吸附能力，因此，表現(xiàn)出更高的光催化性能和光電轉(zhuǎn)化效率，并已經(jīng)應(yīng)用于光催化劑、

2、太陽(yáng)能電池、氣敏傳感材料、催化劑載體和超級(jí)電容器等領(lǐng)域。TiO2是寬帶隙半導(dǎo)體(銳鈦礦相：3.2ev，金紅石相：3.0ev)，主要是吸收388nm以下的紫外光，而TiO2納米管陣列膜對(duì)光的主要吸收峰位發(fā)生了一定程度的藍(lán)移。但是，如果通過(guò)特定的方法將一些無(wú)機(jī)或有機(jī)的的染料分子摻雜進(jìn)入納米管，可以擴(kuò)展納米管的光響應(yīng)區(qū)域，能更有效的吸收太陽(yáng)光。近幾年來(lái)，對(duì)染料敏化TiO2納米晶太陽(yáng)能電池已有研究，并且能達(dá)到較高的光電轉(zhuǎn)化效率。與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電

3、池相比，其顯著的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，工藝簡(jiǎn)單，并且光電轉(zhuǎn)換效率較高。而對(duì)利用TiO2納米管陣列膜來(lái)組裝太陽(yáng)能電池研究的較少。
　　本文用陽(yáng)極氧化法制備TiO2納米管陣列膜，并用自制的TiO2納米管陣列膜組裝染料敏化的太陽(yáng)能電池。主要研究?jī)?nèi)容包括：⑴比較幾種常見(jiàn)的制備TiO2納米管的方法，選擇電化學(xué)陽(yáng)極氧化法來(lái)制備TiO2納米管陣列薄膜，分別選擇兩種溶液作為電解液。分析了TiO2納米管陣列形成的基本機(jī)理。⑵采用SEM、TEM、XRD對(duì)制

4、備出的二氧化鈦納米管陣列進(jìn)行表面形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及晶體結(jié)構(gòu)的表征，分析了二氧化鈦納米管陣列膜的LAMAN光譜。⑶探究TiO2納米管陣列膜的光學(xué)特性：分析了TiO2納米管陣列膜在不同激發(fā)光下的光致發(fā)光譜。在不同的激發(fā)光下，發(fā)光峰位不一樣，并分析了不同位置的發(fā)光峰產(chǎn)生的原因，分別與TiO2納米管的本征吸收邊、束縛態(tài)和缺陷能級(jí)等有關(guān)。用紫外全光分光光度計(jì)掃描了TiO2納米管陣列膜及其在葉綠素中被敏化后的光吸收譜。二氧化鈦納米管陣列膜對(duì)光的吸收