分级二氧化钛纳米花的制备及其光电性能研究

《分级二氧化钛纳米花的制备及其光电性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目:分级二氧化钛纳米花的制备及其光电性能研究英文论文题目：Thepreparationandphotoelectricperformanceofhierarchicaltitaniumdioxidenanoflowers学科专业：纳米材料与器件作者姓名：徐娟指导教师：崔灿教授完成日期：2018-04-18浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中

2、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：工〇年４月上日丨８Ｉ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘。，允许论文被查阅和借阅本人授权浙江理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采

3、用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：签字日期：＞戊年▲月４日导师签名：签字日期：说年６月ｆ日ＩＩ分级二氧化钛纳米花的制备及其光电性能研究摘要自从上世纪七十年代开始，由于TiO2成本低、稳定性高、工艺简单、形貌可控及无毒等优点，使其在染料敏化太阳能电池和光催化等领域得到广泛研究和应用。大量实验表明，TiO2的晶型、形貌、尺寸及结晶性对其性能具有重要影响。本文从调控TiO2形貌入手，通过一种简单水热法制备分级TiO2纳米花（HTF），

4、其由超薄TiO2纳米片自组装而成，并且具有较大尺寸和大比表面积。由于HTF表现出来独特的尺寸效应、表面积效应和超薄特性，将其应用于染料敏化太阳能电池光阳极和光催化产氢中，研究内容和结果如下：（1）HTF在染料敏化太阳能电池光阳极中的应用和性能研究通过调控HTF与锐钛矿TiO2颗粒（TNP）的在染料敏化太阳能电池中的不同混合比例，研究不同含量HFT制备光阳极应用于染料敏化太阳能电池的光学性能、电学性能及光电转换效率的差异，并探究光阳极中不同含量的HTF在染料敏化太阳能电池中可能产生影响的作用机制。研究结果表明，HTF10/N719电

5、池的光电转换效率达到6.4%，相比于传统TiO2纳米颗粒制备的电池4.2%的光电转换效率提升了52.2%。这种优异的性能归因于HTF不仅能增强光散射提高光利用率还能为染料吸附提供更多位点，从而获得更多的光电子，有效提高电池的光转换效率。（2）HTF在复合光催化剂产氢中的应用和性能研究通过两步光还原沉积法在HTF表面上沉积Pt金属纳米颗粒和CdS，制备得到HTF/Pt/CdS三组分复合光催化剂，探究了其在模拟太阳光照射下光解水产氢的性能。通过对三组分复合光催化剂微观结构的分析及光电性能的研究，解释说明了合成的三组分复合材料对光解水产

6、氢的效率提高主要原因。1.窄禁带半导体CdS对可见光具有光响应作用，能拓展太阳光的吸收范围。这弥补了TiO2只能吸收紫外光的不足，增强太阳光的利用率。2.水热法制备的HTF具有超大比表面积的特点，这为CdS的负载提供了更多的位点，有利于沉积更多的CdS。而更多的CdS意味着能吸收更多的太阳光，产生更多的光生载流子。与此同时，HTF拥有超薄TiO2纳米片结构，超薄的纳米片结构有利于光生载流子及空穴快速传输到表面，从而减少了光生载流子与空穴的复合效应。3.另外，HTF/Pt/CdS催化剂由于具有Z-scheme的结构，TiO2导带上的

7、光生载流子与CdS价带上的空穴可以快速注射到Pt表面上进行复合，留下CdS导带上光生载流子和TiO2价带上的空穴，进而促进了光生载流子的分离，同时得到能量更高的电子。I关键词：分级TiO2纳米花；染料敏化太阳能电池；光催化；光阳极；光分解水产氢；Z-schemeIIThepreparationandphotoelectricperformanceofhierarchicaltitaniumdioxidenanoflowersAbstractSincethe1970s,duetoitslowcost,highstability,si

8、mpleprocess,controllablemorphology,andnon-toxicity,TiO2hasbeenwidelyusedindye-sensitizedsolarcellsandphotocatalysis.Alargenu