硼和硼氮共摻雜二氧化鈦的光電性質(zhì)研究

1、國內(nèi)圖書分類號：TK121學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：536.08密級：公開理學(xué)碩士學(xué)位論文理學(xué)碩士學(xué)位論文硼和硼氮共摻雜二氧化鈦的光電性質(zhì)研究碩士研究生：李亮導(dǎo)師：楊玉林教授申請學(xué)位：理學(xué)碩士學(xué)科：無機(jī)化學(xué)所在單位：理學(xué)院答辯日期：2011年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要能源問題與環(huán)境問題是目前以至未來較長一段時間影響人類社會發(fā)展的重要問題。發(fā)展新能源與治理環(huán)境已經(jīng)成為人們迫切需要解決的重

2、大課題，而太陽能光化學(xué)成為了解決能源與環(huán)境問題的最有前景的解決途徑之一。本課題以二氧化鈦的改性為出發(fā)點，通過鈦酸四丁酯直接水解與水熱處理兩步反應(yīng)法制備出硼摻雜納米二氧化鈦粉體。發(fā)現(xiàn)硼摻雜的引入形成TiOB結(jié)構(gòu)，有利于改善粉體光電性能，并且，隨著摻雜含量的增加，粉體的光電性能有所提升。通過XRD、SEMTEM、XPS、FTIR以及UVvis對全系列硼摻雜二氧化鈦粉體進(jìn)行表征與測試。并將硼摻雜二氧化鈦粉體組裝成染料敏化太陽能電池，優(yōu)化了光陽

3、極的涂膜厚度。實驗結(jié)果表明，硼元素?fù)诫s以TiOB鍵和BOB鍵形式存在，隨著摻雜含量的增加，電池的短路光電流增大，開路光電壓減??；相對于空白二氧化鈦制備的DSSC電池2.00%的轉(zhuǎn)換效率，硼摻雜二氧化鈦組裝的電池效率普遍提高，最高達(dá)2.39%。與此同時采用羅丹明B（RhB）降解反應(yīng)作為探針反應(yīng)，測試了硼摻雜二氧化鈦粉體的光催化性能，發(fā)現(xiàn)硼摻雜可以增強(qiáng)二氧化鈦粉體的光催化活性，光催化速率最高達(dá)到了空白二氧化鈦粉體的2倍。本實驗結(jié)合文獻(xiàn)確認(rèn)了

4、通過氮摻雜可以窄化二氧化鈦粉體帶隙寬度，拓展吸收頻段（產(chǎn)生可見光吸收帶）。且硼元素與氮元素有較好的配伍性，不會產(chǎn)生互相抑制的效果。因此采用實驗室自行設(shè)計的氣相強(qiáng)制摻氮反應(yīng)儀器對硼摻雜二氧化鈦粉體進(jìn)行氣相強(qiáng)制摻氮，制備了硼氮共摻雜二氧化鈦粉體。通過多種表征手段表征了硼氮共摻雜粉體的形貌、相組成、吸收光譜以及摻雜含量與狀態(tài)等。實驗結(jié)果表明隨著反應(yīng)溫度的降低，反應(yīng)壓強(qiáng)（氨氣分壓）增大，反應(yīng)時間增長，摻氮含量增加；反之，摻氮含量減小。隨著TiO