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无机金属离子对二氧化钛纳米晶电极进行表面修饰可以大大提高太阳能电池的光电转换效率。因此研究无机金属离子在纳米二氧化钛表面的单层分散结合态具有非常重要的意义。本论文的研究内容及成果如下:1.采用溶胶-凝胶法制备锐钛型纳米TiO2,研究了后处理方法(水热处理和常压下直接烧结等)对纳米TiO2晶型、粒度与表面结合态的影响。结果表明,经过高压水热处理得到了一定粒度、晶型完好的锐钛型纳米TiO2。制备中引入的HNO3中的N在后处理过程中被还原成低价态的N。2.采用本论文制备的锐钛型纳米TiO2,制备多种Sr2+/TiO2体系。进行了Sr(NO3)2在纳米TiO2粉体上单层分散阈值的研究。Sr(NO3)2在纳米TiO2粉体表面分散体系焙烧前单层分散阈值(1.0 Sr2+ion /nm2TiO2)远小于焙烧后体系的单层分散阈值(3.3 Sr2+ions /nm2TiO2)。3.对Sr(NO3)2在纳米TiO2粉体分散体系进行表面结合态研究发现:在阈值(均指未焙烧体系)前样品Sr 3d5/2电子的的结合态不属于Sr类化合物中的任意一种,Sr2+与TiO2表面的O2-形成表面Sr-O键,这种表面键的结合态与SrO中Sr的结合态有本质的区别。经过焙烧后NO3-完全分解。阈值后样品中Sr2+的 Sr3d5/2电子的结合能随着Sr(NO3)2在TiO2粉体表面含量增加而增大,接近Sr(NO3)2中的Sr的结合能,说明此时的Sr2+存在两种结合态,分别为表面单层分散结合态的Sr-O键和残余晶相Sr(NO3)2中Sr的结合态。焙烧后NO3-部分分解。4.本实验方法得到的Sr2+/TiO2纳米晶膜(Sr2+表面修饰TiO2纳米晶电极)每平方纳米TiO2吸附0.14个Sr2+,Sr2+是以亚单层形式分散在纳米TiO2晶膜表面。焙烧前后的Sr2+均与TiO2表面的O2-形成Sr-O表面键,而没有生成SrTiO3。研究发现,吸附在膜上的NO3-中的N5+被还原成胺类低价态的N,焙烧后该类氮化物中的N消失。纯<WP=4>TiO2晶膜上的低价态的N没有变化。5.对ZnO在纳米TiO2粉体上的分散阈值进行了研究,分散阈值为4.57 ZnO/ nm2TiO2,该阈值点的覆盖率为0.31。通过对Zn2+/TiO2纳米晶膜(Zn2+表面修饰)的表面结合态研究发现:焙烧前后Zn2+在TiO2晶膜表面均以ZnO形式存在,吸附在晶膜上的NO3-中的N也被还原呈胺类的N,再进行焙烧,胺类N化合物分解,N原子消失。纯TiO2晶膜上的低价态的N没有变化。按本论文方法制备的Zn2+/TiO2晶膜每平方纳米TiO2晶膜吸附0.68个ZnO,ZnO在TiO2膜上处于亚单层分散状态。