多酸-半導體納米復合膜的制備及其光電性能研究.pdf

1、利用太陽能解決日益迫近的能源枯竭問題是當前國內外的熱點課題，而開發高性能的光電功能材料是太陽能有效利用的基礎，如何提高半導體材料的光電性能仍然是當今材料科學中的一個研究熱點。多金屬氧酸鹽（簡稱多酸）獨特的結構和豐富的物理化學性質使其具有較強電子接受能力，非常適合作為光伏電極的光電子接受體。本論文以多金屬氧酸鹽為活性組分，結合酞菁、碳納米管和無機半導體材料獨特的物理化學性質，通過自組裝技術構筑了多酸基納米復合膜。并研究了多酸的協同作用對各

2、種納米復合膜光電性能的影響。
　　利用多酸的強電子接受能力和酞菁的光電性能，通過交替沉積自組裝技術制備了Dawson型鉬磷酸和氨基酞菁鈷復合光伏電極材料。在紫外光照射下的光電測試表明:Dawson型鉬磷酸/氨基酞菁鈷復合膜電極比單純氨基酞菁鈷敏化電極顯現出更高的光電流和轉換效率。并且增加的光電流并不是多酸和酞菁光響應的簡單加和，而是由于酞菁和多酸之間的光致電子轉移增加了激發電子-空穴對的有效分離所致。本研究是首例通過多酸的協同作用

3、來提高有機半導體材料的光電性能。
　　利用碳納米管優良的導電性和多酸的強電子接受能力對阿利新藍的光電性能進行調控。通過交替沉積自組裝技術制備了一系列由水溶性陽離子酞菁阿利新藍、碳納米管和Dawson型鉬磷酸構筑的光伏電極材料。在紫外光照射下的光電響應結果表明:碳納米管/阿利新藍復合膜電極比單純阿利新藍敏化電極顯現出更高的光電流和轉換效率。而 Dawson型鉬磷酸/碳納米管/阿利新藍復合膜電極在一系列電極中顯現出最高的光電響應。這主

4、要歸因于這些電極的光致電子轉移和有效傳輸程度的不同。本研究的意義不僅在于光電響應的提高，而且在于嘗試了通過結合不同帶隙和導電性的材料調控光敏電極的光電性能。這對進一步開發有應用前景的新型光電材料有著深遠意義。
　　采用交替沉積自組裝技術，研究多酸對無機半導體/有機光電材料復合電極光電性質的影響。制備了一系列由磺酸酞菁銅、TiO2和Dawson型鎢磷酸構筑的光伏電極材料。光電測試表明:有機/無機半導體光電材料復合電極比單純的無機、有

5、機半導體敏化電極顯現了較高的光電響應，而多酸的介入又使復合電極光電性能有了進一步提高。證明了可以通過多酸的協同作用來提高無機半導體和有機光電復合材料的光電性質。
　　在非水溶劑中，利用交替沉積自組裝技術，將Dawson型鎢磷酸和不溶性氨基酞菁鈷組裝到納米復合膜中，制備了對ClO3-具有雙功能電催化性能的修飾電極。UV-vis揭示了復合膜的均勻增長。原子力顯微鏡展現了復合膜的表面形貌。循環伏安曲線表明了修飾電極對ClO3-具有雙功能