ZnO-TiO一维复合氧化物的光催化和光电转换性能

摘要

发展高性能光催化剂和光电转化材料是光催化和太阳能电池领域中的研究热点。本文通过质子钛酸盐纳米棒在ZnO溶胶中的水热反应制备ZnO纳米粒子与TiO2纳米棒的复合氧化物。样品的化学组成通过等离子体发射光谱(ICP)测定，其物相结构和结构特征分别由X射线衍射(XRD)和低温N2吸附测定。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)用来表征样品的微观形貌和结构，结果表明，随着水热反应时间的变化，具有不同尺寸、不同形态的ZnO纳米粒子能够成功地组装到TiO2纳米棒上，形成一维复合纳米结构。这些一维ZnO-TiO2复合氧化物在太阳光谱中的光催化活性通过甲基橙染料的光催化降解来评价。其中，在水热反应时间为50分钟时获得的样品ZnO-TiO2－50具有较高的催化活性，在同样的实验条件下，高于其他ZnO-TiO2复合氧化物，也高于ZnO和TiO2纳米棒。这是由于ZnO-TiO2-50样品不但具有相对较多的ZnO纳米粒子，而且ZnO纳米粒子具有较小尺寸；同时，该复合氧化物对甲基橙分子具有较强的吸附能力。作为染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电极材料，相应的电化学交流阻抗谱(EIS)分析结果表明，ZnO纳米粒子与TiO2纳米棒的复合有效的降低了光电极中界面电荷转移电阻，从而提高了光电转换性能。其中，水热反应时间为70分钟时获得的样品ZnO-TiO2－70具有较高的光电转换性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 一维TiO2的结构、制备和性质

1.2.1 TiO2的结构

1.2.2 一维纳米结构TiO2的制备方法

1.2.3 TiO2的性质和应用

第四节 TiO2复合材料的研究现状

第五节 论文的研究内容

参考文献

第二章 ZnO-TiO2一维纳米复合物的制备与表征

第一节 引言

第二节 实验部分

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验试剂与药品

2.2.3 ZnO-TiO2一维纳米复合物的制备方法

2.2.4 表征方法

第三节 实验结果分析与讨论

2.3.1 XRD

2.3.2 SEM

2.3.3 TEM

2.3.4 BET与ICP

2.3.5 紫外-可见吸收光谱分析

2.3.6 表面修饰的ZnO粒子的生长机理探讨

第四节 本章小结

参考文献

第三章 ZnO-TiO2一维纳米复合物的光催化和光电转换性能

第一节 引言

第二节 实验部分

3.2.1 实验仪器

3.2.2 实验试剂

3.2.3 实验方法

第三节 光催化性能研究

3.3.1 光催化结果分析

3.3.2 本节小结

第四节 光电性能研究

3.4.1 光电性能结果分析

3.4.2 本节小结

参考文献

第四章 结论

个人简历及在学期间发表的学术论文

致谢