一维二氧化钛纳米材料合成及应用

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jsdhxmb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
优越的电子传输性能性使得一维纳米结构在目前研究领域引起强烈的关注。正因为如此,基于一维纳米结构的光电器件展现出杰出的性能。由于二氧化钛是一种多功能的环境友好型材料,一维纳米二氧化钛在今天受到广泛的研究和关注。常用的二氧化钛合成方法包括模板引入的溶胶-凝胶法,水热法,直接氧化法,化学气象沉积法等。在器件应用领域,因其突出的光电性能,一维纳米二氧化钛被作为目前研究热门的光阳极材料来制备染料敏化太阳能电池。并且由于其独特的禁带宽度而导致了对光有着较好的选择吸收性,使得二氧化钛成为一种在紫外光探测领域极具竞争力的活性材料。此外,二氧化钛在锂离子电池研究领域也受到广泛关注。其特有的循环及大倍率充放电特性使得一维纳米二氧化钛在能源存储领域也具有发展潜力。在本论文中,我们得到了一种由一维纳米结构组成的二氧化钛布状薄膜并用作能源转换和存储领域,主要内容包括如下方面:(1)以碳布作为可去除模板,通过微波辅助水热法我们很方便地合成了由无数纳米棒组成的二氧化钛布状结构。(2)良好的可转移性和柔性使其可以被转移至任意基底来做后期器件应用。例如,我们将这种布状二氧化钛薄膜转移至FTO基底来制备染料敏化太阳能电池,经过四氯化钛处理后可得到2.21%左右的光电转换效率。另外,这种可转移的布状纳米结构还被用作高性能的光探测器。当波长365纳米的紫外光照射时,光电流迅速增加得到60倍的开关比,响应时间和下降时间分别是1.4秒和6.1秒。后来这种材料还被用来做柔性和可回收光催化剂,在紫外光照射下对于亚甲基蓝染料溶液有着较好的降解能力,展现出了明显的光催化性能。(3)为了进一步优化其光电器件性能,我们通过将不同层数的二氧化钛布状薄膜(TNRC)转移至生长有二氧化钛纳米棒阵列的FTO导电玻璃(FTO)来得到这种二氧化钛布/纳米棒阵列的多层结构电极。由于TNR优异的电子传输性能以及TNRC特殊的光学性质,我们用用两层TNRC转移制备的纳米结构电极制备高性能染料敏化太阳能电池和自驱动紫外光探测器而取得最优化的结构设计。所制备的染料敏化太阳能电池的最高效率为4.02%,短路电流密度为9.81mA/cm2,性能的提高我们证明了是由于其增强的染料吸附能力,光散射特性以及减少的电荷复合。对于光电化学紫外光探测器,这种器件取得了在相应波长下迄今最高的量子效率46%以及0.271mA/cm2的短路光电流密度。其出色的自驱动,快速响应以及“日盲”特性,再加上对微弱光信号强度变化的完美线性响应预示着其潜在的实际应用价值。(4)能源存储应用在本文中也有所涉及。不将碳布模板去除而直接用生长而二氧化钛纳米棒阵列的碳布用作锂离子电池阳极材料,其在充放电测试中表现出的循环稳定性以及较长寿命证明了这种结构新颖的材料在实际能源存储应用中也有着巨大的潜力
其他文献
研究了高梯度电磁技术处理热轧废水在不同工况下处理的效果.结果表明,在合适的条件下,废水的浊度和细粒氧化铁能够有效去除,且达到了工艺循环水的水质要求.
随着经济快速发展,人类活动的加剧,污染物的大量排放导致环境污染事件逐年增加,严重影响着生态环境的安全。为了预防因建设项目对环境造成不良影响,促进经济、社会和环境的协调发
微生物提高采收率(简称MEOR)是一种利用微生物的自身活动及其代谢产物(包括生物气、聚合物、表面活性剂、有机酸等)作用于油层流体和油藏岩石孔隙表面,提高原油的流动性、改善油水
本文以双酚A型环氧树脂(epoxy)作为基体,氮化铝(AlN)粉末作为填料,通过高速分散混合的方法,制备了AlN/epoxy复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、扫
债权债务管理水平的高低对于医院正常运行的影响非常明显,论文详细阐述了债权债务的定义、在医院管理中的重要性和目前存在的问题,并提出了八个方面的管理措施以改善和强化管
从农户满意度绩效出发,在理论分析基础上提出相关研究假说,并基于全国率先探索耕地保护基金的成都市的实地调研数据,利用ordered probit模型,实证检验了耕地保护补贴流向对耕
硅片台是光刻机等IC制造装备的核心部件之一,主流的硅片台结构都采用H型布局,因此研究H型精密运动平台具有十分重要的意义,本文主要研究H型精密运动平台的运动控制问题。首先,本
在云计算中,安全问题是一个阻碍云计算快速发展的主要问题。其中数据安全是与用户利益直接相关的问题。由于云环境下用户数据的存储介质是不受用户控制的,所以用户对自己的数据
高速公路监控系统是用于对高速公路的运行情况进行动态监控的综合管理系统。由于采用了先进的路网运营信息采集系统、信息处理系统和信息发布系统,使得高速公路道路气候以及环