铁酸锌、铁酸钙及其复合体系的表面光电压性能研究

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jieyses1023
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
研究表明复合材料比单一半导体材料的光电性能更有优势,对于太阳能电池和光催化领域的发展有很大的帮助。一种重要的半导体光电材料金属氧化物纳米颗粒TiO2,有很多优点,比如:制备工艺简单、价格低廉、性能稳定。TiO2纳米材料在太阳能电池研究、气敏传感器以及光催化领域等方面有着潜在的应用前景,所以受到很多科研人员的重视,特别是自从1998年以来,TiO2纳米颗粒被日本的研究小组首次采用水热法处理,获得了新型的管状纳米结构材料,该方面的研究日益受到人们的重视。但是,因为TiO2带隙值较大(3.2eV),仅仅对紫外光区域敏感,而且寿命比较短,因此新型光电材料的开发成为广大光电研究人员的新课题。p-CaFe2O4和ZnFe2O4的带隙值都约为1.9eV,对可见光有很大一部分的吸收,前者自身的光电性能并不是很好,但是p型半导体材料本身就不多,所以吸引了不少人的重视,它和n型半导体氧化物材料复合后能明显增强该氧化物的光电性能;后者自身的光电性能就很好,对于复合体系并没有很好的改善,这对于我们研究复合材料的光电性能有很大的启示。本文主要介绍以下几个章节:在第二章中,我们用溶胶-凝胶法制备了ZnFe2O4、TiO2纳米颗粒,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、吸收光谱,表面光电压谱(SPS)等技术,对制备材料的形貌、结构和光电性质进行了研究。研究发现ZnFe2O4在可见光区有很强的光电响应,而TiO2在紫外区有一定的光电压响应,在可见光区几乎没有响应。在外场作用下,ZnFe2O4和TiO2纳米颗粒的光电压都随着正向偏压的增大而增强,这验证了ZnFe2O4和TiO2同为n型半导体材料。在第三章中,将ZnFe2O4放进TiO2的胶体溶液中制备ZnFe2O4/TiO2(1:4)复合材料,并用XRD、SEM、UV-vis、SPS等工具进行了表征,结果表明该复合物在紫外-可见光区有一定的光电压响应,但是与单一的ZnFe2O4对比并没有明显的增强和拓宽,这就说明ZnFe2O4和TiO2复合之后并没有增强电荷的分离效率,同时也验证了能级匹配是有选择性的。在第四章中我们用溶胶-凝胶法制备了p-CaFe2O4/n-WO3不同比例的复合体系,并研究了其光电性能。其中p-CaFe2O4/n-WO3(1:1,1:2,和2:1)复合材料在波长范围350-600nm内有很强的光伏响应,用外场诱导下的光电压谱(EFISPS)研究了其光生电荷分离机制,证明了p-CaFe2O4和n-WO3之间满足能级匹配的原则而且实现了电子的有效转移。本论文主要用溶胶-凝胶法、固相法制备了ZnFe2O4、TiO2、ZnFe2O4/TiO2、CaFe2O4、CaFe2O4/WO3复合体系,用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪、紫外-可见光吸收光谱和表面光电压谱和外场诱导下的光电压谱等测试手段对样品的晶体结构、表面形貌、光的吸收性质以及表面光电压性能进行了研究。
其他文献
本工作利用静电纺丝法制备Cr掺杂ZnO稀磁氧化物半导体纳米纤维。对样品进行合成的过程分析,结果的表征以及荧光特性、稀磁特性等的测量。并通过研究气氛处理对样品的影响,探究
本文利用密度泛函理论系统地研究了AgGen(n=1-17)团簇和Au12M(M=Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl)团簇的几何结构、稳定性和电子性质。其主要内容如下:   第一章,简要介绍了团簇科学的的研究现
核物质状态方程(EOS)在高密区域的信息不仅对我们研究原子核的结构与性质,而且对我们研究宇宙中中子星的质量半径关系等都有十分重要的作用。尤其是同位旋非对称核物质的 EOS,近
尖晶石结构具有利于锂离子扩散的三维通道和固有的优越的倍率性能。因此,尖晶石结构的LiMn_(1.5)Ni_(0.5)O_4材料作为LiMn_2O_4的衍生物,在4.7V左右具有平缓的充放电平台,比容量约为130mAhg~(-1)(理论比容量达147mAh g~(-1))。它所具备的高容量和4.7V左右的充放电平台等优越性质吸引了众多科学家的目光,成为如今动力电池领域的热点研究课题之一。然而,这种材
随着X射线在医疗、工业检测、食品安全、安检、生物、考古等领域的广泛应用,促使X光机取得了长足发展。传统的X光机多采用工频技术,具有体积大、重量沉、操作不方便以及控制