本文通过用La离子与Zn离子共同掺杂TiO2纳米晶结构多孔膜电极,以及用导电高聚物敏化0.5%Zn(Ⅱ)和0.5%La(Ⅲ)共掺杂TiO2电极,以提高TiO2纳米晶结构多孔膜电极的光电转换效率。具体工作如下:
1.以溶胶-凝胶法(水解钛酸四丁酯)制备了TiO2溶胶,并在溶胶溶液中完成了La离子与Zn离子共同掺杂。用垂直提膜法,将TiO2纳米溶胶转移到SnO2导电玻璃上,并制成纳米晶膜TiO2电极。
2.对各TiO2纳米晶多孔膜电极进行了紫外-可见吸收光谱分析和循环伏安电化学分析。结果表明La离子与Zn离子共掺杂TiO2多孔纳米晶膜电极的吸光效率以及电极中空穴-电子对参与氧化还原的能力和数目都优于未掺杂和单独掺杂Zn离子TiO2纳米晶多孔膜电极。
3.对各电极进行了光电化学测试。结果发现,当La(Ⅲ)掺杂质量百分比浓度为0.5%时,La(Ⅲ)与0.5%Zn(Ⅱ)共掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流为最强,而且明显超过0.5%Zn(Ⅱ)单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流,提高了TiO2纳米多孔膜电极光电转换效率。其机理是当Zn(Ⅱ)、La(Ⅲ)共掺杂TiO2时,稀土离子掺杂能够改变样品的光吸收率和抑制光生载流子的复合,即La(Ⅲ)掺杂对光电流提高起到了积极的作用。
4.用导电高聚物(聚吡咯和聚苯胺)敏化0.5%Zn(Ⅱ)和0.5%La(Ⅲ)共掺杂TiO2电极,该电极能使光吸收红移,提高太阳能光电转换效率。其机理是导电高聚物吸收可见光,产生电子-空穴对,光生电子注入TiO2导带,光生空穴在电极表面氧化溶液中的H2O或其它还原剂而产生光电流。 摘要译文
共掺杂; TiO2纳米晶多孔膜电极; 光电化学; 光电转换
O614.411;O614.41[钛副族(ⅣB族金属元素)+⑨];O646[电化学、电解、磁化学]
070301[无机化学];070304[物理化学];070308[能源化学];081704[应用化学]