【摘 要】
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本文采用阳极氧化法在含有NH4F和H2O的新型乙二醇有机电解液体系中,制备高长径比的TiO2纳米管阵列。这种黏性电解液体系使得氧化电压范围拓宽为15-45V,制得的纳米管管长在几
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本文采用阳极氧化法在含有NH4F和H2O的新型乙二醇有机电解液体系中,制备高长径比的TiO2纳米管阵列。这种黏性电解液体系使得氧化电压范围拓宽为15-45V,制得的纳米管管长在几微米左右,管径大小在70-100nm之间,管壁厚在10-15nm之间。而且未经热处理的TiO2纳米管是无定形的,当热处理温度为600℃时,TiO2纳米管阵列主要以金红石型存在。并将其应用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)中,通过测试Ⅰ-Ⅴ曲线研究高长径比TiO2纳米管阵列薄膜电极的光电性能。结果表明,随着氧化电压的增大,其制备的纳米管阵列的长径比增大,比表面积也随之增大,导致其短路电流密度(Jsc)和开路电压(Voc)随之增大。当45V氧化电压条件下氧化10h后,TiO2纳米管阵列薄膜电极的Jsc和Voc分别为4.9mA/cm2和0.47v,且FF达到0.59,光电转换效率η达1.36％。以NH4NO3为氮的掺杂源,对TiO2纳米管进行了掺杂改性研究。在0.07M HF和不同浓度NH4NO3的电解液体系中采用一步阳极氧化法制备N掺杂TiO2纳米管阵列薄膜。结果表明:N元素可成功的掺杂到TiO2纳米管中;当热处理温度为500℃时,N掺杂TiO2样品以锐钛矿型存在;掺杂N时氧化电压在15V-20V之间,氧化时间在2h-4h之间较为合适,在该条件下制备的TiO2纳米管阵列形貌优良;相比于未掺杂TiO2样品,N掺杂TiO2样品发生了红移,在可见光范围内光吸收强度增强。同时,以甲基橙溶液为目标降解物,氙灯为光源,研究N掺杂TiO2样品对甲基橙的光催化活性。结果表明:在可见光照射下对甲基橙进行光催化反应150min后,N掺杂TiO2样品的光催化性能均好于未掺杂TiO2样品的,且当在含有1.0M NH4NO3的0.07M HF电解液体系中制备的N掺杂TiO2样品对甲基橙的降解率高达81％。
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