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近年来,对TiO2光阳极材料进行大量研究,发现其光吸收能力较低和电子-空穴的复合几率较大,这两大问题一直抑制着光阳极的光电性能的提高。然而,增强光阳极材料的电子传输能力以降低其电子-空穴复合几率,提高光阳极的透光率以增加其太阳光透射量,从而激发出更多光电子,这都有利于提高光阳极材料的光电性能。因此,本文以提高透明TiO2光阳极的激发光电子的能力为研究内容。关于光阳极采用三种制备方法,即在导电玻璃FTO上阳极氧化Ti膜制备透明TiO2纳米管阵列膜、料浆刮涂法制备TiO2纳米多孔膜、料浆刮涂法制备TiO2纳米带/TiO2纳米颗粒复合膜。其具体研究内容如下: (1)在导电玻璃FTO上阳极氧化Ti膜制备透明TiO2纳米管阵列膜光阳极。首先,采用合理的磁控溅射参数,在导电玻璃 FTO上沉积一层厚度约1170nm且质量良好的Ti膜。然后,根据0.5wt.%NH4F+5vol.%H2O+乙二醇的电解液配比,在FTO上进行阳极氧化钛膜制备透明TiO2纳米管。根据阴极铂电极的规格大小,判断均匀与非均匀电场对TiO2纳米管形貌及与之对应的I-t曲线的影响。比较在钛箔和FTO上阳极氧化制备纳米管过程中I-t曲线变化,得出在多孔膜稳定生长后期FTO上制备纳米管时电流会突然上升,这是由于Ti膜的厚度一定,阻挡层的溶解贯穿,露出FTO导电面,电流突然增大。SEM和紫外可见分光光度计分别表征不同氧化电压下制备的纳米管的形貌和透光率的大小,在18V时纳米管的管结构最理想,透光率高。 (2)采用料浆刮涂法制备TiO2纳米多孔膜光阳极。首先制备分散均匀稳定的TiO2料浆,其配比为P25粉:水=1:10,六偏磷酸钠含量为0.3wt.%,然后刮凃成 TiO2纳米多孔膜。根据 SEM、紫外可见分光光度计、XRD等表征手段测试多孔膜的形貌、透光率和晶型,确定2层为最佳刮凃层数,500℃为最佳退火温度,此时 TiO2纳米多孔薄膜的颗粒大小均匀,结构疏松多孔,没有断层、裂纹以及较大团聚等缺陷出现,而且膜中锐钛矿相TiO2量最高,刮凃2层经500℃退火处理的光阳极的光电流密度最大。 (3)采用料浆刮涂法制备 TiO2纳米线/TiO2纳米颗粒复合膜光阳极。首先采用水热法合成TiO2纳米线,并对其形貌和晶型进行表征。然后将不同量的TiO2 纳米线掺杂到P25粉中按一定的方法制备成复合料浆,然后刮凃得到TiO2纳米线/TiO2纳米多孔复合膜,应用SEM、紫外可见分光光度计、三电极测试系统进行表征,分析不同量的TiO2纳米线对复合膜的形貌、透光率及光电流密度的影响。从而确定最佳掺量为8.5wt.%,此时光阳极材料的光电流密度最大。