纳米二氧化锡基异质结薄膜及其光电化学性能

摘要

二氧化锡是一种重要的功能材料，在传感器、太阳能电池等方面有着重要的应用前景。纳米二氧化锡溶胶除了保留二氧化锡粒径小、气敏性能优异、电子迁移率高等优异性能等优点外，还具备了块体材料无法比拟的多界面特性及易复合性，对于纳米器件的构筑具备更加广泛的应用价值。
　　制备二氧化锡溶胶的方法主要有微乳液法、溶胶-凝胶法、水热法。本论文以湿化学法得到的水合二氧化锡为原料，通过沉淀-解胶法制备优异的分散性和稳定性的二氧化锡水溶胶。水溶胶不含表面活性剂， pH值接近中性，适合在多种基材上制备SnO2基薄膜。论文的主要工作有：
　　（1）将干燥后的溶胶经煅烧处理获得二氧化锡纳米粉体，通过制作气敏浆料、涂覆、烧结、焊接、陈化等步骤制备出二氧化锡纳米薄膜型气敏元件。其对甲醛、乙醇、甲醇、氨气等气体表现出了较高的灵敏性并且具有优于商业粉体二氧化锡气敏元件的灵敏度和选择性。
　　（2）通过“自下而上”的方法，将二氧化锡水溶胶作为基元，与二氧化钛水溶胶交替自组装法制备了全纳米SnO2/TiO2异质结薄膜。制备过程无需聚电解质，且薄膜厚度均匀可控。两种半导体纳米颗粒所形成的异质结有效避免光生载流子的复合，提高光电效率。其光电流比相同厚度的TiO2薄膜提高了2倍左右，层数为15层的薄膜电极表现出了最佳的光电催化活性。以葡萄糖等为模拟污染物，将其作为传感器用于COD的检测，最终获得的COD检测范围为0–120 mg·L–1，最低检测限为1.0 mg·L–1。
　　（3）用还原法制备晶粒尺寸为5 nm的金溶胶，将Au纳米颗粒以静电吸附的方法均匀地沉积SnO2/TiO2异质结薄膜上，并且将其应用于染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells，DSSCs）的阻挡层。含6层的Au-SnO2/TiO2复合薄膜阻挡层的DSSC的光电转换效率最终效率达到了7.12％，较常用的 TiCl4稀溶液处理的改性工艺（6.06%）相比表现出了更好的改性效果。因此，层层自组法制备的异质结薄膜可有效代替传统的TiCl4处理工艺，有较好的应用前景。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2二氧化锡的性能及应用

1.3二氧化钛的制备及应用

1.4层层自组装技术在无机纳米薄膜制备中的应用

1.5 本论文的研究意义及主要内容

第二章 二氧化锡溶胶的制备及其气敏传感性

2.1 引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 全纳米SnO2/TiO2异质结薄膜的制备及其光电化学性能

3.1引言

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 Au-SnO2/TiO2复合薄膜的制备及其DSSCs阻挡层的应用

4.1 引言

4.2实验部分

4.3 结果与讨论

4.4本章小结

第五章 全文总结

参考文献

硕士期间所撰写的论文及申请的专利

致谢