超聲輔助陽極氧化制備TiO2納米管光陽極.pdf

1、TiO2納米管陣列具有大的比表面積、強(qiáng)的吸附能力和高的電子傳輸通道，并且制備簡單，是制作染料敏化太陽能電池(DSSC)光陽極的理想材料之一。作為吸附染料的光陽極，大的長徑比及純的納米管管狀結(jié)構(gòu)更有利于染料的吸附，從而有助于提高DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，如何獲得長的納米管及純的納米管表面結(jié)構(gòu)是本文研究的主要目的。
　　本研究用陽極氧化法分別采用磁力攪拌和超聲攪拌0.25％ NH4F+2.5%蒸餾水+乙二醇電解液、在溫度20~60

2、℃、0.5~8 h條件下制備 TiO2納米管陣列，也對制備的TiO2納米管進(jìn)行了450℃+3 h的熱處理。并用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對 TiO2納米管的表面形貌進(jìn)行觀察；用 X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)對熱處理前后的試樣表面的陽極氧化產(chǎn)物進(jìn)行物相分析；利用光致發(fā)光(PL)實(shí)驗(yàn)對所制得的 TiO2納米管缺陷進(jìn)行分析；利用電化學(xué)工作站測量TiO2納米管膜的電化學(xué)阻抗譜(EIS)。
　　通過實(shí)驗(yàn)，得到如下

3、結(jié)論：40℃超聲攪拌制備的 TiO2納米管長度較長且表面為純的管狀結(jié)構(gòu)，適合作染料敏化太陽能電池的光陽極；60℃超聲攪拌制備的 TiO2納米管表面有非管狀結(jié)構(gòu)覆蓋層，而同樣溫度下使用磁力攪拌的試樣被嚴(yán)重腐蝕；室溫條件下制備出的 TiO2納米管管長隨時(shí)間的增長出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象，這與陽極氧化過程中的化學(xué)溶解有關(guān)；經(jīng)過450℃+3 h的熱處理后，TiO2納米管由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殇J態(tài)礦晶型；由光致發(fā)光實(shí)驗(yàn)分析得出制備的TiO2納米管缺陷較少；