纳米复合材料的制备及其光电性能的研究

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采用电沉积法制备了不同形貌的纳米ZnO,并对其进行了一系列的表征,并继续利用电化学方法以不同形貌的纳米ZnO为基底构造ZnO/CdSe,ZnO/CdSe/P3HT(P3MT或P3OT)复合膜电极进行光电化学性质研究。研究的主要结果如下: 1)用电沉积法制备尺寸较为均匀的ZnO棒状,片状及尖锥状产物。产物为六方晶系纤锌矿结构,试验结果表明,电位,时间的控制及乙二胺和KCl的加入量对ZnO的形貌有直接的影响。在400℃下煅烧1小时的ZnO的晶化有了显著的改善,为直接或间接构建光电极提供先决条件。 2)利用已制备的ZnO棒状产物为工作电极继续进行电沉积,电解液换为氨水,2小时后得到ZnO的二级结构(棒上长棒)。同样在400℃下煅烧1小时产物得到晶化,并研究对比ZnO棒状产物和二级结构与染料结合作为光阳极,研究发现由于二级结构的比表面积增大,对染料的吸附量增多,使得最终测得的总转化效率要比一级棒状结构高,效率由0.48%提高到0.74%。 3)利用ZnO纳米棒为工作电极在镉盐,硒粉的有机溶液中电沉积CdSe,CdSe取代昂贵的染料作为光敏化剂,通过控制沉积电流的变化得到CdSe最佳的沉积量,研究显示,当沉积电流密度为2mAcm—2时,效率达到0.52%,虽然最终效率还比染料敏化电极略低,但高于一级纳米棒敏化的电极;二级结构的ZnO/CdSe复合电极效率为0.53%,与一级结构的ZnO/CdSe复合电极效率近似,虽然CdSe还不能完全取代染料对ZnO的作用,但其作为敏化剂显示了良好的光电性能。 4)基于ZnO/CdSe复合结构继续通过电沉积构造电极,以ZnO/CdSe为工作电极分别在3—甲基噻吩,3—己基噻吩和3—辛基噻吩的有机溶液中电沉积,得到ZnO/CdSe/P3HT(P3MT或P3OT)复合膜电极结构,通过光电性能的研究,ZnO/CdSe/P3HT电极的光总转化效率为0.88%,ZnO/CdSe/P3MT为0.63%,ZnO/CdSe/P3OT为0.79%。三种结构得到的效率均高于染料敏化ZnO电极,实现了对染料的取代。
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