二氧化钛、氧化锌纳米棒阵列制备、改性及其光电化学性能研究.pdf

二氧化钛、氧化锌纳米棒阵列制备、改性及其光电化学性能研究.pdf分类号:密级:UDC:学号:405503611041南昌大学硕士研究生学位论文二氧化钛、氧化锌纳米棒阵列制备、改性及其光电化学性能研究The Synthesis and ModificationofTiO2andZnO Nanorod Arraysand the Study on TheirPhotoelectrochemicalProperty李增春培养单位(院、系):理学院指导教师姓名、职称:李越湘教授申请学位的学科门类:理学学科专业名称:无机化学论文答辩日期:2014年5月22日答辩委员会主席:评阅人:年月日万方数据学位论文独创性声明一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名(手写):签字日期:年月日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表,并通过网络向社会公众提供信息服务,同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名(手写):导师签名(手写):签字日期:年月日签字日期:年月日论文题目姓名学号论文级别博士□硕士■院/系/所专业联系电话E_mail通信地址(邮编):备注:□公开□保密(向校学位办申请获批准为“保密”,年月后公开)万方数据摘要I摘要本文利用常规简便水热法在导电玻璃(FTO)上利用外延生长出了二氧化钛和氧化锌纳米柱状阵列光电化学电极,并对其形貌,长径比进行了合成条件的探索和优化。在此基础上,考虑到二氧化钛和氧化锌均为宽禁带半导体(带宽均大于3eV),只能吸收利用有限的紫外光,而太阳光光子的大部分能量集中在可见光光区,本文通过拓展光电极的光吸收性能以提高其光电化学性能。对于纳米柱状TiO2我们研究了用葡萄糖浸渍后煅烧的方式对其进行碳掺杂改性的方法,虽然紫外可见吸收光谱(UV-vis)没有非常明显的红移,但是标准光强条件下测试光电极的光电流电压曲线(I-V)测试结果表明改性后的样品有明显的光电流的提高。X射线衍射(XRD)结果说明实验所得到的是金红石型二氧化钛,而且低浓度碳掺杂并不会改变二氧化钛的晶型。扫描电镜(SEM)结果表明柱状TiO2成长方体形状,长度约1 m,宽度约100 nm左右;而对于纳米柱状ZnO的改性,本文通过简单水热法,以硫脲作为硫源,通过乙二胺与镉离子形成的络合离子作为控制ZnO表面的CdS取代和沉积作用的中间体,实现了对纳米柱状氧化锌阵列的形貌控和禁带宽度更小的硫化镉(Eg= eV)以及ZnxCd1-xS固溶体的沉积优化。从UV-vis结果可以很好地看到随着CdS和ZnxCd1-xS的成功沉积以及其沉积量的改变使得所得到的光电极的光吸收范围从380 nm左右扩展到了510 nm左右。通过SEM观察不同条件下的光电极可以看出,随着乙二胺与硝酸镉的比例不同,其形貌从单纯的柱状变为花状最终优化为球状的改变。通过X射线衍射(XRD)测定了所沉积CdS和ZnxCd1-xS过程中半导体光电极晶体性状的改变。通过三电极电化学工作站在标准光强下测试光电极的光电流电压曲线(I-V)测试其光电化学性能,很好地反映出其光电化学性能的提高。通过一系列反应参数的调控,得到了最佳反应条件。关键词:二氧化钛纳米棒阵列;氧化锌纳米棒阵列;碳掺杂;硫化镉和ZnxCd1-xS修饰;光电化学性能万方数据ABSTRACTIIABSTRACTIn this thesis, we utilized simple hydrothermal method to achieve the epitaxial growthof TiO2and ZnOnanorod array photoelectrodeson FTOglassand theirmorphologyand ratioof lengthtodiameter were optimizedby searching suitable synthesis this basis,we considered the fact