氧化锌、氧化锡多级纳米结构的制备及其性能的研究

发布时间：2018-09-14 18:01

【摘要】：近几年来,化石燃料的短缺以及环境污染问题的日益加剧,使得寻找新的能源、解决环境污染物等问题变得刻不容缓。太阳能作为一种可再生能源,是解决能源危机的主要途径,而太阳能电池是利用太阳能最直接、最有效的方法；同时,光催化降解有机污染物也为解决环境污染问题提供了一种新思路。具有宽带隙的Ⅱ-Ⅵ族半导体,由于具有优异的光电性能,使其在太阳能电池和光催化降解等方面得到广泛的应用。ZnO和Sn02作为两种重要的宽禁带直接带隙半导体材料,在众多领域都有广泛的应用：ZnO具有较宽的光谱吸收范围,可用作光催化剂；Sn02的电子传输效率高达125-250 cm2V-1S-1,在太阳能电池方面有广泛的应用。在此之前,不同形貌的低维度ZnO和Sn02被报道出来,如零维的纳米颗粒、一维的纳米线、二维的纳米层等,而具有复杂形貌和高维度的三维纳米结构,由于它们的先进的集合结构以及在这些结构的特定表面上原子的排列,使它们表现出许多新奇的性能。因此,寻找一种可控的合成方法是至关重要的,因为它不仅表现出材料结构和性能之间的关系,而且有助于对材料的合成技术和新颖的应用方面的探究。本文主要研究的是ZnO和Sn02多级纳米结构的制备,利用XRD、SEM以及TEM对样品的结构及形貌进行表征,并且在光降解有机污染物和钙钛矿太阳能电池方面做了一定的研究。主要的研究内容可分为三个体系：Ⅰ多级ZnO纳米粒子的制备及表征通过简易的恒温水浴法制备了新颖的层叠式圆盘状的多级ZnO纳米粒子。测试结果表明,制备的产物为粒径400 nm左右的圆盘状颗粒,且物相为纤锌矿结构的ZnO。以甲基橙为模拟污染物对多级ZnO的光催化性能进行了研究,结果表明在日光灯下的光催化效率可达80%,催化效果较好。Ⅱ多级Sn02纳米粒子的制备及表征采用水热法制备出具有中空结构的介孔Sn02微球。对其进行物理性能测试,结果显示制备的产物是由粒径为10 nm左右的小颗粒组装成的直径为165 nm的金红石相结构的SnO2。将Sn02和Y-SnO2应用于钙钛矿太阳能电池中,能量转换效率分别为5.26%和6.36%,证明稀土元素的掺杂对能量的转换效率有重要影响。ⅢZnO NR/SnO2 NPs复合结构的制备及表征采用两步法制备出以ZnO纳米棒为骨架,SnO2纳米粒子附着在ZnO表面的复合结构,并对其光学性能进行了研究。
[Abstract]:In recent years, the shortage of fossil fuels and the worsening of environmental pollution make it urgent to find new energy sources and solve environmental pollutants. Solar energy as a renewable energy, is the main way to solve the energy crisis, and solar cells are the most direct and effective way to use solar energy; at the same time, Photocatalytic degradation of organic pollutants also provides a new way to solve the problem of environmental pollution. Because of its excellent photoelectric properties, 鈪，

本文编号：2243459