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)對它的性質(zhì)有很大影響。近年來，納米尺寸材料如納米線、納米棒、納米纖維和納米管等，由于其具有獨特的結(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、太陽能電池、氣敏傳感材料、催化劑載體和超級電容器等領(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納米管陣列膜對光的主要吸收峰位發(fā)生了一定程度的藍移。但是，如果通過特定的方法將一些無機或有機的的染料分子摻雜進入納米管，可以擴展納米管的光響應(yīng)區(qū)域，能更有效的吸收太陽光。近幾年來，對染料敏化TiO2納米晶太陽能電池已有研究，并且能達到較高的光電轉(zhuǎn)化效率。與傳統(tǒng)的太陽能電

3、池相比，其顯著的優(yōu)點是價格低廉，工藝簡單，并且光電轉(zhuǎn)換效率較高。而對利用TiO2納米管陣列膜來組裝太陽能電池研究的較少。
　　本文用陽極氧化法制備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能電池。主要研究內(nèi)容包括：⑴比較幾種常見的制備TiO2納米管的方法，選擇電化學陽極氧化法來制備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理。⑵采用SEM、TEM、XRD對制

4、備出的二氧化鈦納米管陣列進行表面形貌、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)和缺陷能級等有關(guān)。用紫外全光分光光度計掃描了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光的吸收