TiO<,2>空心纳米结构的液相合成及在光能转化中的应用

• 作 者: 李晓旭
• 机 构: 中国科学技术大学
• 出 处: 中国科学技术大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: TiO2 纳米结构 液相合成 光能转化 光催化性能 太阳能电池

构筑复杂纳米结构一直是合成工作中最具有挑战性的课题之一。本论文以光能转化为着眼点，探讨了TiO<,2>空心纳米结构的液相合成，表征，反应机理以及在光催化，染料敏化太阳能电池等方面的应用。具体内容可以归纳如下：
1．TiO<,2>液相合成的思路和几种典型纳米结构的合成策略通过对水溶液中酸碱性的控制、选择适合的前驱物和添加表面活性剂，我们成功地得到了三种典型TiO<,2>纳米结构，包括零维纳米颗粒，一维纳米棒和三维纳米棒束，并总结了氧化物液相合成的思路与原则。
2．金红石相TiO<,2>分级空球结构的制备在水热条件下通过引入草酸钛盐前驱物，借助配体交换反应和气泡模板，成功的制备了由单晶基元组成的金红石相TiO<,2>分级空球结构。产物不但具有较好的结晶性和纯度，而且产率高，形状均匀。考虑到这种方法简单，方便，洁净，可以推广到其他氧化物等体系中，因而具有普适性意义。在光催化性能的测试中，虽然由于物相的原因低于商业TiO<,2> Degussa P25，但对比同物相纳米棒，性能有明显提升。
3．锐钛矿相TiO<,2>空心结构的制备我们开展对Ostwald熟化过程机理和影响因素的研究。通过在水热体系下改变包覆试剂的手段，成功地控制了熟化过程，观测到了仅仅依赖于反应时间的形貌演化过程(颗粒聚集体-同质核/壳结构-TiO<,2>空球)。利用这一方法得到的锐钛矿相TiO<,2>空球具有产率高，尺寸小，分布均一等优点，并具有较好的太阳能电池性能。