水熱法制備氧化鈦納米棒陣列結構及其光電性能研究.pdf

1、一維納米棒相比于納米顆粒來說，沿軸向方向電子遷移率要高一個數量級，而在基底上有序排列的納米棒相比于雜亂堆積的納米棒電學性能更佳。因此采用由一維納米棒組成的陣列結構作為光陽極對于提高電池的電流密度和光電轉換效率非常有利。本文的工作即圍繞導電玻璃基底上生長氧化鈦一維納米棒陣列結構展開，主要包括兩個方面，水熱合成金紅石納米棒陣列以及水熱合成銳鈦礦納米棒陣列。
　　在水熱合成金紅石陣列過程中，考察了對基底進行晶種預處理對所獲產物的影響。在

2、晶種的誘導作用下，水熱合成的金紅石陣列在形貌均一性和致密性方面均獲得了改善。染料敏化太陽能電池的性能測試表明，經過晶種預處理后水熱獲得的陣列光電轉換效率高于未進行晶種誘導生長的參比樣。
　　與金紅石陣列相比，一維銳鈦礦陣列由于其合適的禁帶寬度和更快的電子傳輸效率，在太陽能電池應用中更受青睞。在水熱合成銳鈦礦陣列部分，水熱前對基底進行晶種層預處理是獲得最終單晶銳鈦礦納米棒陣列的關鍵。晶種的存在減少了銳鈦礦陣列與基底間的晶格失配。通過

3、對反應參數的調控，可以獲得厚度約2.3μm的陣列膜層。同時，本文還提出了關于晶種誘導陣列生長的新的生長機制，即“晶種刻蝕-再結晶-取向生長”機制。對陣列進行光電性能測試，2.3μm厚的陣列膜層做光陽極時染料敏化太陽能電池的效率為2.1％，優于同樣厚度的由納米顆粒組成的光陽極。
　　此外，本文還探索了不同形貌的氧化鈦納米顆粒做光陽極對電池性能的影響。結果發現，比表面積大的“蝴蝶結”狀氧化鈦電化學性能最佳。最后，溫和條件下制備獲得黑色