SnO2和ZnO纳米材料的合成及其气敏和光敏性能的研究

摘要

金属氧化物半导体种类众多，具有许多特殊的物理化学性质。其中，Sn02和ZnO最具有代表性而受到最广泛的研究，它们均具有很好的气敏特性和优异的光电性质，可以用来制作气体传感器件和太阳能电池的光阳极。本论文主要通过不同的制备方法得到具有不同形貌和性质的Sn02和ZnO产物，然后探究了它们在气敏、染料敏化太阳能电池和光催化等领域的应用。主要研究工作如下:
　　 (1)采用简单的水辅助化学气相沉积法，分别以纯锡粉和金修饰锡粉为原料，制备得到了Sn02微米带和Sn02纳米带。我们简单分析了两种不同形貌Sn02的生长机制，并通过XRD、TEM、XPS等表征研究了其组成和晶体结构。我们测试了两种不同形貌的Sn02在染料敏化太阳能电池中的应用，比较了二者的电子传输性能;同时，还探讨了其在光催化降解有机染料和作为锂电池负极材料等方面的性能和反应机理。
　　 (2)采用电化学沉积法，以氯化亚锡为原料，溶液中的溶解氧为氧化剂，在一定的水浴温度下，制备得到了Sn/Sn02复合薄膜。通过向电解池中加入不同浓度的丁基罗丹明B(BRhB)，可以制备得到SnO2/BRhB纳晶复合薄膜。我们研究了沉积电压、SnC12浓度以及BRhB浓度等因素对Sn02薄膜的影响，通过XRD和TEM等表征了Sn02的颗粒尺寸和孔结构。
　　 (3)采用电化学沉积法，以氯化锌为原料，溶液中的溶解氧为氧化剂，在一定的水浴温度下，制备得到了ZnO纳晶薄膜。通过向电解池中加入不同浓度的曙红，可以制备得到ZnO/EosinY复合薄膜。我们重点研究了沉积电压对ZnO薄膜形貌和结构的影响，初步探讨了不同电压下的沉积机理及EosinY存在状态。并在ZnO/EosinY薄膜表面吸附另外一种染料，通过IPCE等测试研究了其中可能存在的染料分子之间的能量转移现象。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 氧化物半导体简介

1．2．1 氧化物半导体的种类

1．2．2 氧化物半导体纳米材料的主要特性及应用

1．2．3 氧化物半导体纳米材料的研究现状

1．3 纳米SnO2的研究概况

1．3．1 纳米SnO2的制备方法

1．3．2 纳米结构SnO2的应用

1．4 纳米ZnO的研究概况

1．4．1 纳米结构ZnO的制备方法

1．4．2 纳米ZnO的应用

1．5 本论文的设想

第二章 SnO2纳米带的制备与性能测试

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验设备与操作步骤

2．2．3 仪器表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 SnO2纳米带的形貌表征

2．3．2 SnO2纳来带的结构表征

2．2．3 SnO2纳米带的组成表征

2．3．3 SnO2纳米带的生长机理

2．4 SnO2纳米带的性能测试

2．4．1 SnO2纳米带的气敏性能测试

2．4．2 SnO2纳米带的光电性能测试

2．4．3 SnO2纳米带的光催化性能测试

2．4．4 SnO2纳米带锂电负极性能测试

2．5 小结

第三章 电化学沉积制备SnO2纳晶薄膜

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验步骤

3．2．3 仪器表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 丁基罗丹明B的性质

3．3．2 SnCl2浓度的影响

3．3．3 沉积电压的影响

3．3．4 旋转圆盘电极转速的影响

3．3．5 丁基罗丹明B浓度的影响

3．4 小结

第四章 电化学沉积制备ZnO纳晶薄膜

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1实验材料

4．2．2 实验步骤

4．2．3 仪器表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 曙红的性质及其影响

4．3．2 沉积电压的影响

4．3．3 光电测试及IPCE测试

4．4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

硕士学位期间所发表的论文

作者和导师简介

北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书