氮掺杂二氧化钛纳米棒阵列的制备和光电转化性能表征-论文.pdf

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1、第8卷第9期中国科技论文Vo1．8No．92013年9月CHINASCIENCEPAPERSep．2013氮掺杂二氧化钛纳米棒阵列的制备和光电转化性能表征孙琼，孙先淼，李阳，董立峰(青岛科技大学材料科学与工程学院，山东青岛266O42)摘要：以氨水为氮源，在掺杂氟的Sn()2导电玻璃(SnOz：F，FTO)基底上通过水热法生长出氮掺杂单晶金红石相TiO2纳米棒阵列。XPS检测证明，底物中只有很少量的氮元素能进入到TiOz中，并以(卜Ti—N形态存在。随着氮掺杂浓度的升高，Ti02纳米棒长度增加，(002)晶面相对

2、于未掺杂TiO2生长迅速。样品的吸收光谱未发生明显变化，说明半导体的禁带宽度(或能隙大小)没有受到氮掺杂的影响。在光电转化中，体系在模拟太阳光辐射下的光电流响应和外量子效率都有大幅改善，最高值分别达到0．15ma／em2和3．1，均为空白TiOz的3．8倍。然而，氮浓度的继续增加会导致Ti()2纳米棒团聚，促使光致电荷在传输过程中发生复合现象；过量的氨水还会与底物直接发生水解反应，不利于基底上纳米棒的生长。所以，适量浓度的氮掺杂TiOz纳米棒阵列是一种具有发展前景的太阳能电池材料。关键词：氮掺杂；Ti()2纳米棒

3、阵列；形貌表征；光电流响应中图分类号：0484．4文献标志码：A文章编号：2095—2783(2013)09—0883—05Preparationandph0t0electricalconversionperformanceofnitrogendopedtitaniumdioxidenanorodarraysSunQiong，SunXianmiao，LiYang，DongLifeng(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，QingdaoUniversityofScienc

4、eandTechnology，Qingdao，Shandong266042，China)Abstract：Nitrogendopedsingle-crystalrutileTiO2nanorodarrayshavebeenpreparedOiltransparentconductivefluorine-dopedtinoxide(FTO)substratesthroughafacilehydrothermalprocess，usingaqueousammoniaasnitrogensource．Thecharac

5、teriza—tionbvXPSindicatedthatonlyasmallamountofnitrogeninreactantswasaddedintoTi02andformedo—Ti～Nstructure．Thenanorodlengthanddiffractionintensityofthe(002)latticeplaneincreasedsharplywiththedopingconcentration．TheabsorptionspectrumofN-dopedsamplesdidnotchang

6、eevidentlyincomparisontoundopedsamples，indicatingthatthedopinginthisstudyhadlittleeffectonbandgapenergy．However，photocurrentresponseandexternalquantumefficiencyimprovedobviouslyundertheirradiationofasolarsimulator，andthehighestvaluesreached0．15mA／em2and3．1，re

7、spectively，bothofwhichwerea—bout3．8timesofthoseofundopedTi02．Ontheotherhand，theintroductionoftOOmuchnitrogenwouldinducetheaggregationofTi02nanorods，whichleadstOtherecombinationofphotogeneratedcharges．Excessiveammoniareacteddirectlywiththere—actantsthroughtheh

8、ydrolysis，whichthusinhibitedthegrowthofthenanorodsonFrOsubstrates．Therefore，theTi02nanoroddopedwithmoderatenitrogenhaspotentialapplicationsinsolarcells．Keywords：nitrogendoping；TiO2nanorod