TiO2/CdS复合光电极的制备、改性及光电特性研究

来源 :曲阜师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Gaosboy
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进入二十世纪以来,能源危机成为一个亟需解决的问题。目前最有发展前景的解决方式即新能源的开发与利用。资源丰富的太阳能作为一种新能源的研究对象,成为探索研究的一个热点。目前太阳能主要运用在有机物的降解、光电催化分解水制氢和制备太阳能电池的方向。而在太阳能的利用过程中,光催化剂是一个重点。如何提高光催化剂的活性是研究的核心内容。TiO2半导体因其自身的性质被广泛研究。但是因其局限性,本课题将重点研究扩展其可见光响应的方式,增强光催化剂的光电性能及稳定性。本文利用电化学阳极氧化法和阴极还原法制备了不同管长的TiO2/CdS电极,并对TiO2/CdS电极进行了改性。利用电化学测试技术研究光电性能的变化。选取Co(NO3)2和InCl3,分别利用浸泡吸附和掺杂的方式对TiO2/CdS电极进行改性。在pH=11和pH=14这两种测试电解液中,采用三电极体系对电极光电性能进行测试,并分析各种改性方式对电极光电特性的影响。结果表明:用含0.01M InCl3的CdS修饰的TiO2纳米管电极{TiO2/CdS(0.01M In3+)}在pH=11的测试电解液中,得到的电极的光电性能最佳。对比最终改性后的复合电极与单纯的TiO2纳米管电极电极,光电流分别增加了2倍(短管)和58%(长管),并且电极稳定性都有所提高。采用化学浴沉积法,以Cd(NO3)2和Na2S作为Cd2+和S2-的离子源,之后在不同的溶剂中制备CdS量子点敏化的TiO2纳米管电极。通过测试,分析了溶剂及循环沉积次数对电极光电特性的影响,并研究了不同电解液对同一电极光电性能的影响。结果表明:以乙醇作为镉源的溶剂能增大TiO2纳米管对CdS的吸附能力。经过25、29次沉积,以0.5M Na2S作为电解液,CdS量子点敏化25、29次的TiO2纳米管电极的光电转化效率最高,为7.124%。并且电解液为0.5M Na2S时测得的电极的光电性能优于电解液为0.5M Na2S+0.5MNa2SO3的。
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