超长分立的单晶二氧化钛纳米线阵列的合成及光电性能研究

发布时间：2021-09-19 10:12

　　基于半导体材料的光电化学器件能够利用清洁的太阳能,在能源转换和环境治理等领域有很广阔的应用前景,因而受到研究人员的广泛关注。电极是这些光电化学器件的核心,因其承担着收集电荷和提供反应界面等角色。近年来,一维结构如纳米棒、纳米线、纳米管等因其独特的光电性质而受到青睐。研究表明一维纳米线阵列可为电极基底提供直接的电荷传输路径,从而提高电荷传输性能。比如,单晶Ti02纳米线阵列的电子传输性能比纳米颗粒堆积的薄膜高两个数量级。然而,迄今为止,对于常见的光电极材料Ti02而言,其分立良好的纳米线阵列的长度却被限制在3-4μm。继续提高长度将带来纳米线根部的聚集融合,这是由于在纳米线长度生长的同时,直径方向也在快速生长。这不仅降低了纳米线的长径比,降低了比表面积,还妨碍了其快速电荷传输的性能,继而影响了光电化学器件的性能。因此,合成超长分立的一维单晶纳米线阵列具有重要意义。基于这个背景,本文的主要研究内容包括以下两个部分:首先,通过调节生长条件从而调节纳米线的径向生长速度和长度生长速度,合成超长分立的纳米线,最终得到了分立的且长度大约10 μm和长径比接近100的单晶金红石TiO2纳米线阵列。其次... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３．金红石与锐钛矿相的晶体结构［３５］?（ａ）锐饫矿；（ｂ）金红石；（ｃ）锐軚矿八面体；??（ｄ）金红石八面体

Ｉｎｃｉｄｅｎｔ?ｐｈｏｔｏｎ?ｆｌｕｘ?（ｃｍ＇?ｓ１）??０?ｆ?ｊ??＇？?９?１００「一．．一．．…，■?■．?????１Ｍ??＿＿?ｌ＿?ｉｌ，?？?‘??Ｍｍ?｜關關｜卜．＜？?ｊ??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?：?Ｒｊｔａ〇ｎ＊／ｏｒＷｒｔｗ？?Ｐｒ？＜＊？Ｔ＊ａｏ？ｔ＊ｎｔ＾?〇．〇１?．?＾?．．ｉ??＾??０?〇ｉ??＾．?????｜?ＴＫ＞，?ｎａｎｏｔｕｂｔ?ＴｉＯ，ｎＭ？〇ｎｉｂ？?ｊ?〇．〇，?〇．ｉ?ｉ?ｉ〇?ｉｍ??（ｍＡ／ｃｍ？）??图１－４．?ａ）基于Ｔｉ０２纳米管阵列和纳米颗粒薄膜的ＤＳＳＣｓ中传输时间常数随入射??光子通量变化的比较图［５Ｘ１。ｂ，ｃ）超临界Ｃ０２干燥处理后的成束Ｔｉ０２纳米管阵列和??无束Ｔｉ０２纳米管阵列对比图１Ｍ】。ｄ）基于这两种类型纳米管阵列光电极传输时间常??数随入射光子通量变化的比较图［ｈｌｌ〇ｅ）由阳极氧化形成的多晶纳米管阵列中的电荷??９??

ｃ?／?＼?２?，?＞??Ｉ?：ｃｆ—？？？？？？？？？？；‘．．．．．．產?／?＼?／??．．．．．．．．．．：八一＼?！，’?？／??：?：：：：Ｕ……邛？?ｆ?丄－???Ｊ?｜１０．??１０。?１０’?１０＊?６００?／００?８００?９００?１０００?＾１０??＇＾＇〇ｖ?’??Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ?ｐｏｗｅｒ?ｄｅｎｓｉｔｙ?（ｍＷ／ｃｍ＾）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｄｅｎｓｉｔｙ?（ｃｍ?）??图１－５．?ａ）基于水热法制备的金红石ＴｉＣｂＮＷ阵列和Ｐ２５纳米颗粒薄膜的ＤＳＳＣｓ中??传输和复合常数随入射光子通量变化的比较图［６７】。ｂ）经过和不经过ＮＨ３－Ｈ２〇２混合??液处理的水热形成的金红石Ｔｉ０２ＮＷ阵列的光致发光光谱图［６ｇ］。ｃ）基于经过和不??经过ＮＨ３－Ｈ２０２混合液处理的水热形成的金红石Ｔｉ０２?ＮＷ阵列的ＤＳＳＣｓ中电子扩??散系数随光电子密度变化的对比图。处理后的ＮＷ阵列比未处理的ＮＷ阵列Ｄ值??高一个数量级［６９］。??人们为了理解基于一维单晶Ｔｉ０２?ＮＷ阵列光电极的电荷动力学也付出了巨大??的努力。Ａｙｄｉｌ和他的同事使用ＩＭＰＳ和ＩＭＶＳ技术测量了?Ｔｉ０２ＮＷ阵列中的电荷??动力学［６７］。然而，如图ｌ－５ａ所示，他们发现电子传输时间和纳米颗粒薄膜相４，??这比预期的要慢很多。一个电荷传输缓慢的原因可能是，在他们的实验中，Ｐ２５纳??１１??


本文编号：3401421