CdS量子点敏化TiO_2薄膜电极的制备和光电化学性能_英文_
CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究的开题报告
CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究的开题报告一、课题背景以太阳能光电转换为代表的可再生能源被认为是未来能源领域的关键技术之一。
作为太阳能电池中的主要材料之一,二氧化钛(TiO2)因其结构简单、四面体对称、化学稳定、生物相容性好等特性而备受关注。
传统上,TiO2薄膜电极常用于染料敏化太阳能电池中。
然而,TiO2纳米管阵列电极相对于TiO2薄膜电极拥有更高的比表面积、更好的电子传输性能和更优异的光学性能。
因此,TiO2纳米管阵列电极是目前研究的热点之一,同时制备与表征TiO2纳米管阵列电极的方法也受到广泛研究。
CdS量子点是一种新兴的碲族半导体纳米材料。
由于其量子尺寸效应和带边调节作用,CdS量子点具有可调谐的光学特性、较高的激子效率和较长的激子寿命。
CdS量子点敏化的TiO2纳米管阵列电极能够使用可见光较好的吸收率,提高太阳能电池的转换效率。
因此,研究CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的制备方法和光电性质具有重要的意义。
二、研究目的本课题旨在研究CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的制备工艺,探索其光电性能,并进一步优化太阳能电池性能。
三、研究内容和方法本课题的主要研究内容包括以下几个方面:1. 制备CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的方法:采用阳极氧化法在Ti板上制备TiO2纳米管阵列电极,并通过浸渍法或物理还原法在电极表面负载CdS量子点。
2. 表征CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极的性质:采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线衍射(XRD)等方法对制备的CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列电极进行表征。
3. 测定CdS量子点敏化的TiO2纳米管阵列电极在光电转换中的性能:采用电化学工作站进行电化学性能测试,包括光电流-电压曲线(I-V 曲线)、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)曲线测量等。
CdS敏化TiO_2纳米管的制备和性能研究
K e r s: C a o at l; Ti a o u e ra y wo d AS n n p ri e c 02n n t bsary; p oo lcrd h te to e e
自 19 9 1年 Grte 发 明染料 敏 化太 阳能 电池 以 azl 来, 有机 染料 敏化 太 阳 能 电 池逐 渐 成 为太 阳能 电池 研究领域 的一 个 热 点 研 究 方 向 j 。然 而 , 于有 机 由 染料 的不稳定 性 , 见光 易分 解 , 以及 有机 染料 的价 格
光 阳极 材 料 。 通 过 改 变 沉 积 液 的 溶 剂 和 控 制 沉 积 次数 , 究 不 同 量 的 C S对 T02纳 米 管 薄 膜 的 光 电 性 能 的 影 响 。 研 d i
结果 表 明 , 以 乙醇 、 在 甲醇 / 为 溶 剂 的条 件 下 , 环 沉 积 4次 后 制 备 的 C S T O 水 循 d / i 2光 阳 极 表 现 最好 的 光 电 转换 效 率 。
的方法 主 要是 化 学 浴 沉 积 法 , 然 这 种方 法 操作 简 虽 单 , 易实 现 , 是其 制备 的光 阳极材 料 的稳定 性较 容 但 差, 量子 点很 容 易溶 解脱 落 。鉴 于此 , 实验采 用连 本
续 离子 层 沉 积 法 制 备 C S敏 化 T 0 纳 米 管 , 种 d i2 这 方 法操作 简 单 , 易 实现 , 且还 可 以通过调节 盐 的 容 而
浓 度和沉 积 次 数 实 现 对 沉 积 的 C S量 子点 的量 的 d
控制。
比较 昂贵 , 响 了染 料 敏 化 太 阳能 电池 的应 用 。和 影 有机燃料 相 比 , 由于 无 机 纳 米半 导 体材 料 更 好 的光
CdS量子点敏化压膜法制备TiO_2电极光电性能
关键 词 : 光化 学 电池 纳米材料 C S d 量子点 压膜法 中图分 类号 : Q1 T 文 献标 识 码 : A
TO i
文章 编号 : 6 4 0 8 ( 0 2 o () o 3 一 2 1 7 — 9 X 2 1 ) 1c一 1 7 o
通 常 使 用 有 机 染 料 作 为 敏 化 剂 , 今 为 迄 PEC电池 的缺 点 。 附 的 Cd S量 子 点 的 数 量 可 以 通 过 增 ) s j - n CBD循 环 的 次 数而 增 加 。
止 最 高 效 率 已 达 I %。 了 有 机 染 料 , I 除 一 些 无 机 量 子 点 如 C S, b C S 等 也 能 作 d P S, d e 为 敏 化 剂 。 子 点 作 为 敏 化 剂 时 具 有 如 下 量 其 粒 子 尺 寸 的 太 小 而 调 节 , 样 其 吸 收 这
次 , 子 点 具 有 独 特 的 量 子 局 限效 应 、 量 冲
击 离 子 化 效 应 、 杰 再 结 合 效 应 、 你 传 欧 迷
送 带 结 构 。 用 量 子 点 敏 化 作 用 理 论 上 光 利
m 0 m2 用 N, 干 待 用 。 商 业 用 P2 粉 末 超 声 溶 6 %, 高 于 单 一 的 6 远
有 机 染 料 ( %) 31 。 量 子 点敏 化 的PEC电池 通 常 用烧 结后
解 于 无 水 乙 醇 中 , 得 质 量 分 数 为 2 %的 制 0
Ti 溶 胶 。 用 刮 刀法 将Ti 溶 胶 涂覆 到 O 采 O,
Q:
Sc en e Tech i ce nd nol ogy nn I ovaton i Her d al
固态PbS乙二硫醇量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列太阳电池的制备与光伏性能
固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列太阳电池的制备与光伏性能量子点敏化太阳电池被誉为第三代太阳电池,具有广阔的发展前景,由于具备高理论的光电转换效率和低生产成本,是近年来研究的热点课题。
本文主要研究固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化TiO2纳米棒阵列太阳电池的制备与光伏性能。
利用旋涂辅助连续离子层吸附反应(spin-coating-assistedSILAR)通过依次旋涂Pb(N03)2、Na2S、乙二硫醇溶液制备了 Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜,系统研究了 TiO2纳米棒阵列的微结构、Pb(NO3)2和Na2S的浓度以及两者的浓度比对固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化Ti02纳米棒阵列的组成、微结构、晶粒大小、光学吸收以及相应太阳电池光伏性能的影响。
结果表明:在水热温度为160℃,水热生长时间分别为90 min、100 min和108 min时,所得TiO2纳米棒阵列的长度、直径、面密度分别为 460nm、40nm、340μm-2,630nm、44nm、330μm-2,720nm、50nm、320μm-2。
随着水热生长时间的延长,Ti02纳米棒阵列的长度和直径都增加,面密度减小。
在TiO2纳米棒阵列上依次旋涂5mmol·dm-3 Pb(N03)2、5 mmol.dm-3 Na2S 和 1%的 EDT 溶液(EDT/乙醇体积比为 1/99),制备了固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化Ti02纳米棒阵列,所组装的相应太阳电池的光电转换效率分别是2.17%、2.96%和2.74%。
保持Pb(NO3)2的浓度为5 mmol·dm-3 不变,Na2S 的浓度分别为5 mmol·dm-3、3.5mmol.dm-3、2mmol·dm-3(其中Pb(N03)2和Na2S浓度比分别为1:1、1:0.7、1:0.4),随着Na2S浓度的从5 mmol·dm-3降低到3.5 mmol·dm-3和2 mmol·dm-3,所制备的Pb/S/乙二硫醇量子点的晶粒大小从7.9 nm减小到7.1 nm和6.5 nm,其吸收开端蓝移从625 nm到587 nm和571nm,相应太阳电池的光电转换效率逐渐增加从2.68%增加到3.41%和4.51%,基于Pb(N03)2和Na2S浓度比为1:0.4时,相应太阳电池取得最佳的光电转换效率;保持Pb(N03)2和Na2S浓度比为1:0.4不变,当Pb(N03)2和Na2S的浓度从 7 mmol·dm-3、2.8 mmol·dm-3 减小到 5 mmol·dm-3、2 mmol·dm-3 和 3 mmol·dm-3、1.2 mmol·dm-3时,所制备的Pb/S/乙二硫醇量子点的晶粒大小从7.5 nm减小到6.7 nm和6.3 nm,吸收开端从580 nm 减小至558nm和535 nm,相应太阳电池的光电转换效率分别为3.37%、4.39%和3.46%。
CdS量子点敏化压膜法制备Ti0.电极光电性能
CdS量子点敏化压膜法制备Ti0.电极光电性能目前光电化学电池(PEC)技术发展迅速,其中的染料敏化太阳能电池(DSSCs)由于拥有高效、稳定、低成本等优点尤受人们所青睐。
传统的染料敏化太阳能电池通常使用有机染料作为敏化剂,迄今为止最高效率已达11%。
除了有机染料,一些无机量子点如CdS,PbS,CdSe 等也能作为敏化剂。
量子点作为敏化剂时具有如下优势:首先,纳米晶的禁带宽度能够根据其粒子尺寸的太小而调节,这样其吸收光谱能更广泛地与太阳光谱所匹配;其次,量子点具有独特的量子局限效应、冲击离子化效应、欧杰再结合效应、迷你传送带结构。
利用量子点敏化作用理论上光电转化效率最高可达66 %,远高于单一的有机染料(31%)。
1量子点敏化的PEC电池通常用烧结后的TiO2薄膜作为光电极,在这种结构中,大部分的时间和精力都消耗在制作TiO2薄膜上。
并且,电池的光电转换效率(η)通常由于量子点的吸附困难以及电子复合效应等因素的存在而难以提高。
在本文中,我们采用Anders Hagfeldt等人[9-11]发明的压膜法来制备TiO2薄膜,这种方法快速简单,薄膜多孔且机械稳定性好。
我们希望通过这种方法制备的TiO2薄膜能够改善量子点敏化的PEC电池的缺点。
2 实验本实验选用纯度为99.9%的钛片作为衬底,并对其进行以下处理:先在NaOH溶液中超声清洗15min,然后用去离子水清洗2min,再将其放入无水乙醇中,超声清洗15min,用去离子水清洗2min,最后放入去离子水中超声清洗15min,取出后用N2吹干待用。
将商业用P25粉末超声溶解于无水乙醇中,制得质量分数为20%的TiO2溶胶。
采用刮刀法将TiO2溶胶涂覆到处理过的钛片上,露出钛片四边,使用压力机施加一定的压力(1500kg/cm2)于涂覆后的钛片上,重复涂覆和压膜的过程可得到不同厚度的TiO2膜层。
CdS量子点的沉积采用S-CBD方法:先将TiO2膜层浸入到0.05mol/L的CdCl2水溶液中,30s后取出,用去离子水反复淋洗15s;再将其浸入到0.05mol/L的Na2S水溶液中,30s后取出,同样用去离子水反复淋洗15s。
量子点CdS修饰纳米结构TiO2复合膜的光电化学研究
测定其吸收光谱 , C ( O ) 用 dN 3 溶液和 N aS溶液 制备 Q— d 。所用试剂均为分析纯 , CS 未经进一步 纯化。除 K C S N溶 液用无水 乙醇 配制外 , 其他溶 液均用二次去离子水配制 。
收稿 日期 : 0 - - ; 回日期:06 1- 2 6 61 修 0 0 0 20 ・ 2 00
基金项 目: 国家 自 然科学基金资助项 目(07012230 )河北 省 自然科 学 基金资助 项 目(031 ; 北省 教育厅 指导性 资助 项 目 2533 ;0008 ; 225 )河
( 20 2 3 Z 05 0 )
联 系人简介 : 忠(9 7 ) , 郝彦 16 ・男 博士 , 教授 。 生导 师 , 研究 主要研究 方向 : 材料与 光电化学。E a : ho eut d .n 纳米 m i y a@h bs e u c lz .
中图分 类号 :6 4 1 O 4 . 文献标识 码 ; A
半导体量子点作为宽禁带半导体材料 的敏化 剂有着重要 的意义 】利用量 子点作为光敏剂 , 有许 多优点 : 第一 , 通过控制量子点的尺寸可 以调 节它们 的能带以至于他们的吸收光谱能够被调节 去匹配 日 光的光谱分布 ; 第二 , 半导体 量子点 由于 量子局限效应而有 大的消光 系数 , 并且有 可以导 致 电荷快速分离的 固有极矩。第三 , 量子 点敏化 太 阳电池有一个独 特的潜在的能力 , 即能够 产生 大于一的量子产额。因此人们开始尝试将量子点 应用于光电化学 电池。本文用原位化学方法在纳 米尺度 TO 多孔膜 电极上修饰了 Q— d , i: C S 对其敏 化效果进行 了表征 , 并探讨 了光 电化学机理。
尽, 重复此操作三次 , 最后在 8  ̄烘箱内干燥 一定 0 C 时间 , TO 纳米孔 中形成纳米尺度的 C S 即制 在 i2 d,
CdS量子点敏化纳米TiO2异质薄膜的制备和表征
范 围 内 。UV— s吸 收 光 谱 证 实 量 子 点 的 量 子 限 域 效 Vi
溶液 浓 度和浸 润 时 间 等都 会 对 薄 膜 中 晶体 的粒 度 、 分
布 等产 生很 大 的影 响 。这种 方法 制备 的薄 膜 中异 质颗 粒 之 间的结合 作 用 强 , 构 和 性质 稳 定 , 艺简 单 , 结 工 易 于操 作 。但所 得 到的量 子点 尺寸 较难 控制 。我 们通 过 优化 工 艺条 件 , 功 地 采 用 C D 方 法 制 备 了量 子 点 成 B C S敏化 纳米 Ti 。 质薄 膜 。 d o 异 本 文利用 异丙 醇钛 制备 的前 驱体 溶胶 及水 热 合成
电镜 ( E S M) 电子 透 射 电镜 ( M) 及 紫 外一 见 吸 、 TE 以 可 收 光谱 ( UV— s bo b n es eta 对 薄 膜 结构 和 性 Vi a s ra c p cr)
能进行 表征 。结 果表 明 , 纳米 T 0。 i 薄膜 寸连 续分布 的 微 纳通 道 , 球
备 具有 多 级 结 构 锐 钛 矿 Ti 纳 米 薄 膜 。 以 硝 酸 镉 0
( d NO。2 及 硫 化 钠 ( 2 ) 另 为 镉 源 和 硫 源 , C ( )) NaS 分 I J 采
用化 学浴 沉积技 术在 T 02薄膜 上 沉 积 制备 了量 子 点 i 敏 化 的异质 薄膜 。采 用 X 射 线衍 射 ( D) 电子扫 描 XR 、
成膜 方 法优 点在 于预先 合成 的量 子点 的尺 寸 通过 实 验 条 件 易于控 制 , 量 子点 与 薄 膜 基 体之 间 的结 合力 相 但 对较 差 , 且稳 定性 不好 , 并对 电荷 转移 可能 产 生不 利 的 影 响[ 7 州。无 机 异 质 薄膜 的化 学 浴沉 积方 法 (h mi l ce c a b t e o io ah d p s in简称 ( B )1 就 是 利 用薄 膜 基体 t C D) [ ¨引, 交替 浸 润和 吸 附 阳离子 和 阴 离子 溶 液 , 行 化 学反 应 进 作用 通 过沉 积 制备 晶体 的 过 程 。该 过 程 中 离子 种 类 、
ZnSe量子点敏化TiO2薄膜制备及其光电特性研究
ZnSe量子点敏化TiO2薄膜制备及其光电特性研究摘要:采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为钛源,以硝酸镧作为掺杂剂,以聚乙二醇(PEG)为模板剂,制备介孔镧掺杂TiO2薄膜。
ZnSe量子点敏化后介孔nano-TiO2薄膜表面已被颗粒更小的ZnSe量子点所取代,敏化后复合薄膜的表面变得更加致密,大大改善了实验对量子点吸附量的调控。
ZnSe量子点与介孔nano-TiO2形成了稳定的复合光阳极薄膜材料。
在敏化后nano-TiO2薄膜光电特性有显著提高,突出展示了ZnSe量子点对介孔掺镧nano-TiO2薄膜的敏化作用。
关键词:ZnSe量子点;纳米TiO2,;量子点敏化薄膜;表面光伏技术1引言近年来,世界经济在飞速发展的同时,地球资源也在不断减少。
传统能源如煤,石油,天然气等不可再生资源也由于人类的过度开采而逐渐枯竭。
并且,人类在使用的过程中,会对自然造成非常恶劣的影响,我国现在雾霾现象严重便与其紧密相关。
所以如今开发可再生无污染能源便成为了全世界的共同理想,现如今太阳能、风能、生物能,潮汐能等是解决当今能源危机的重要方式。
据相关数据表明,只要在占地球表面积0.1%的区域安置光电转化效率为10%的光电池,就完全能满足当今世界的能源需求。
同时用太阳能方式获取能源的方式对环境污染极小。
产生的二氧化碳量也仅为26L/(kW·h)[1]因此已经成为了最受期待的新一代能源。
太阳能电池是利用光电转换将太阳能转化为光能的一项重要装置。
有许多专家尝试使用单晶硅进行太阳能电池研发,单晶硅电池也成为了最高转化率可达25%[2]的光电池,但是该电池制作成本过高,不适宜大范围使用。
而量子点敏化光电池其基础建立在燃料敏化太阳电池上而发展的光电池,敏化剂由无机窄禁带的纳米晶半导体量子点,其通常由II-VI、III-V族元素构成。
量子点具有作为捕获剂的许多长处:1.其拥有相当大的消光系数,能吸收数量极多的光子。
2.量子点具有量子效应的尺寸效应[3],所以我们可以通过改变制作方法来控制量子点的大小,从而控制能级结构,使其吸收可见光的能力更加优良。
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一一、引言随着科技的发展,太阳能的利用与转化技术已成为科研领域的重要课题。
其中,CuInSe2(CIS)量子点因其独特的电子结构和光学性质,在太阳能电池中具有广泛的应用前景。
而TiO2光阳极作为太阳能电池的核心部分,其敏化性能的优化是提高太阳能电池效率的关键。
因此,研究CuInSe2量子点的制备工艺及其在TiO2光阳极上的敏化性能具有重要意义。
二、CuInSe2量子点的制备1. 材料与方法CuInSe2量子点的制备采用化学合成法。
主要原料包括铜盐、铟盐、硒源和有机溶剂等。
通过控制反应温度、时间、浓度等参数,实现CuInSe2量子点的可控制备。
2. 制备过程(1)在无菌的实验环境中,将铜盐、铟盐和硒源按一定比例混合,加入有机溶剂中。
(2)在一定的温度下,进行反应,通过控制反应时间,使CuInSe2量子点逐渐形成。
(3)反应完成后,对产物进行离心、洗涤、干燥等处理,得到纯净的CuInSe2量子点。
3. 结果与讨论通过SEM、TEM等表征手段,观察到所制备的CuInSe2量子点具有较好的形貌和尺寸分布。
此外,通过XRD、UV-Vis等测试手段,发现所制备的CuInSe2量子点具有优异的光学性能和电学性能,为后续的敏化性能研究奠定了基础。
三、TiO2光阳极的敏化1. 敏化方法将所制备的CuInSe2量子点与TiO2光阳极进行复合,通过物理吸附或化学键合的方式,将CuInSe2量子点固定在TiO2表面。
2. 敏化效果(1)通过光谱分析,发现敏化后的TiO2光阳极对可见光的吸收能力得到显著提高,拓展了光谱响应范围。
(2)通过电化学测试,发现敏化后的TiO2光阳极的光电流和光电转换效率得到显著提高,从而提高了太阳能电池的效率。
四、结论本研究成功制备了CuInSe2量子点,并将其应用于TiO2光阳极的敏化。
通过化学合成法,实现了CuInSe2量子点的可控制备,并对其形貌、尺寸、光学性能和电学性能进行了表征。
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一一、引言随着现代科技的进步,半导体材料在光电转换、光电器件、光电子领域等众多领域中发挥着重要作用。
其中,CuInSe2(CIS)量子点因其独特的物理和化学性质,如高吸收系数、窄带隙等,在太阳能电池、光电器件等领域具有广泛的应用前景。
TiO2光阳极作为染料敏化太阳能电池(DSSC)的核心组成部分,其敏化性能的优化对于提高DSSC的光电转换效率具有重要意义。
因此,本文将着重探讨CuInSe2量子点的制备方法以及其用于TiO2光阳极的敏化性能研究。
二、CuInSe2量子点的制备1. 制备方法CuInSe2量子点的制备方法主要包括化学浴法、溶胶-凝胶法、热注射法等。
本文采用热注射法制备CuInSe2量子点。
该方法具有制备过程简单、可控制性好、量子点尺寸分布均匀等优点。
2. 制备过程(1)前驱体的制备:将铜盐、铟盐和硒源分别溶解在有机溶剂中,形成前驱体溶液。
(2)热注射法合成:在高温条件下,将硒源溶液快速注入铜盐和铟盐的混合溶液中,形成CuInSe2量子点。
(3)后处理:对合成的CuInSe2量子点进行清洗、离心等处理,得到纯净的量子点。
三、TiO2光阳极的敏化1. 敏化原理TiO2光阳极敏化是指将光吸收材料通过物理或化学方法附着在TiO2表面,从而提高TiO2的光吸收能力和光电转换效率。
CuInSe2量子点具有较窄的带隙和较高的光吸收系数,因此可用于TiO2光阳极的敏化。
2. 敏化过程(1)TiO2表面的预处理:对TiO2光阳极进行清洗、干燥,并对其进行表面改性,以提高其与CuInSe2量子点的结合能力。
(2)CuInSe2量子点的分散:将制备好的CuInSe2量子点分散在适当的溶剂中,形成均匀的悬浮液。
(3)敏化处理:将TiO2光阳极浸入CuInSe2量子点悬浮液中,使量子点附着在TiO2表面。
然后进行干燥、热处理等步骤,使量子点与TiO2紧密结合。
《2024年CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一一、引言随着全球对可再生能源和高效光电转换技术的需求日益增长,半导体量子点及其在光电器件中的应用受到了广泛关注。
在众多半导体材料中,CuInSe2(CISe)量子点因其优异的物理性质和良好的光电性能在光伏领域展现出了巨大的应用潜力。
而TiO2作为光电转换器件的重要组件,其与量子点的结合可有效提升光阳极的敏化性能。
因此,对CuInSe2量子点的制备工艺及TiO2光阳极的敏化性能进行研究具有重要的理论和实践价值。
二、CuInSe2量子点的制备CuInSe2量子点的制备方法主要有物理法和化学法。
在本研究中,我们采用化学法制备CuInSe2量子点,即通过调节反应条件和前驱体的浓度与比例,在溶液中通过化学合成的方式获得CISe量子点。
制备过程主要分为以下几个步骤:前驱体制备、反应体系建立、温度与pH控制、生长动力学控制以及纯化与表征等。
在具体实验过程中,我们选择合适的溶剂和稳定剂,以控制量子点的成核和生长过程。
通过调节反应温度、反应时间和前驱体的摩尔比等参数,实现了对CuInSe2量子点尺寸、形貌和光学性能的有效调控。
经过一系列的纯化与表征步骤,最终获得了高质量的CuInSe2量子点。
三、TiO2光阳极的敏化TiO2光阳极的敏化是提高其光电转换效率的关键步骤。
在本研究中,我们将制备好的CuInSe2量子点通过物理吸附或化学结合的方式固定在TiO2光阳极上。
首先,我们对TiO2光阳极进行预处理,以提高其表面活性并增强与量子点的结合力。
然后,将CuInSe2量子点分散在溶液中,通过浸渍法或喷涂法等方式将量子点均匀地吸附在TiO2表面。
在敏化过程中,我们关注了量子点的吸附量、吸附均匀性以及与TiO2的界面相互作用等因素对光阳极敏化性能的影响。
通过优化敏化条件,我们成功提高了TiO2光阳极的光吸收能力和光电转换效率。
四、实验结果与讨论通过实验,我们获得了不同条件下制备的CuInSe2量子点和敏化后的TiO2光阳极的物理和化学性质。
《2024年CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一摘要:本文旨在研究CuInSe2量子点的制备工艺,并探讨其与TiO2光阳极结合后的敏化性能。
首先,介绍了CuInSe2量子点的基本性质及其在光电器件中的应用。
随后,详细描述了CuInSe2量子点的制备过程,包括材料选择、制备方法及实验参数的优化。
最后,通过实验数据和结果分析,验证了CuInSe2量子点对TiO2光阳极敏化性能的改善效果,并对其可能的应用前景进行了展望。
一、引言随着光电器件的快速发展,太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源利用方式,受到了广泛关注。
在太阳能电池中,光阳极的敏化性能直接影响到电池的光电转换效率。
近年来,CuInSe2因其优异的光电性能和较低的制造成本,成为一种具有潜力的太阳能电池材料。
然而,CuInSe2量子点的制备工艺及其与TiO2光阳极的结合方式仍需进一步研究。
二、CuInSe2量子点的基本性质及应用CuInSe2是一种P型直接带隙半导体材料,具有较高的光吸收系数和良好的光电转换效率。
在光电器件中,CuInSe2量子点可用于制备高效、稳定的太阳能电池。
此外,CuInSe2量子点还具有优异的光学和电学性能,可应用于光催化、光电探测器等领域。
三、CuInSe2量子点的制备工艺3.1 材料选择制备CuInSe2量子点所需的原料包括铜源、铟源和硒源。
其中,铜源和铟源可选择氯化物、醋酸盐等化合物;硒源则可以选择单质硒或硒化合物。
此外,还需添加适量的溶剂和表面活性剂。
3.2 制备方法本文采用溶剂热法制备CuInSe2量子点。
首先,将铜源、铟源和硒源按一定比例溶解在有机溶剂中,加入表面活性剂形成稳定溶液。
然后,将溶液置于溶剂热反应釜中,在一定温度下进行反应。
反应结束后,通过离心、洗涤等步骤得到纯净的CuInSe2量子点。
3.3 实验参数优化在制备过程中,反应温度、时间、原料比例等因素对CuInSe2量子点的性能具有重要影响。
《2024年CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一摘要:本文旨在研究CuInSe2量子点的制备工艺及其在TiO2光阳极上的敏化性能。
通过制备不同尺寸的CuInSe2量子点,探讨其结构、光学性质与光电性能的关系,以及其在TiO2光阳极上对提高太阳能电池效率的作用。
一、引言随着人们对可再生能源需求的增加,太阳能电池技术得到了快速发展。
其中,量子点敏化太阳能电池(QDSS)因具有较高的光电转换效率和良好的应用前景而备受关注。
CuInSe2作为一种重要的光伏材料,具有优良的光电性能和化学稳定性,在太阳能电池领域具有广泛应用。
然而,如何有效制备CuInSe2量子点并实现其在TiO2光阳极上的高效敏化仍是一个重要的研究课题。
二、CuInSe2量子点的制备1. 材料与方法本实验采用化学溶液法,通过调整反应条件,制备了不同尺寸的CuInSe2量子点。
实验所需原料包括铜盐、铟盐、硒源等。
具体步骤包括溶液配制、温度控制、时间控制等。
2. 结果与讨论通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对制备的CuInSe2量子点进行表征。
结果表明,所制备的量子点具有较好的结晶度和均匀的尺寸分布。
随着量子点尺寸的减小,其吸收光谱发生蓝移,表明量子尺寸效应明显。
此外,通过调整反应条件,可以实现对量子点尺寸和形貌的有效控制。
三、TiO2光阳极的敏化1. 实验方法将制备的CuInSe2量子点通过物理吸附或化学键合的方式敏化到TiO2光阳极上。
通过控制量子点的负载量和分布,实现光阳极的高效敏化。
2. 结果与讨论通过紫外-可见吸收光谱和电化学测试等手段,研究了敏化前后TiO2光阳极的光电性能。
结果表明,CuInSe2量子点的敏化显著提高了TiO2光阳极的光吸收能力和光电转换效率。
随着量子点负载量的增加,光电流和光电转换效率呈现先增后减的趋势,存在一个最佳负载量。
此外,敏化后的TiO2光阳极具有较好的稳定性和重复性。
量子点敏化TiO2基光阴极的制备及其光电催化还原二氧化碳性能研究
量子点敏化TiO2基光阴极的制备及其光电催化还原二氧化碳性能研究量子点敏化TiO2基光阴极的制备及其光电催化还原二氧化碳性能研究摘要:随着全球环境问题和能源危机的日益严重,寻找一种高效、可持续的能源转换与储存技术变得尤为迫切。
二氧化碳光电催化还原技术因其能够将二氧化碳转化为高能化学品,具有巨大的应用潜力。
本研究通过制备量子点敏化二氧化钛(TiO2)基光阴极,研究其在光电催化还原二氧化碳过程中的性能。
1.引言二氧化碳光电催化还原技术是一种利用太阳能将二氧化碳还原为有用化学品的方法,具有环保、高效的特点。
其中,量子点敏化二氧化钛光阴极是一种常用的光催化材料,其能够有效提高光电转化效率。
2.实验方法2.1 材料制备首先,制备二氧化钛的前驱体溶液。
将钛酸四丁酯和正十六烷醇溶解在乙醇中,通过超声处理得到均匀的溶液。
随后,通过添加适量的精细钛粉,封装于耐热石英管中,置于炉中进行热解,得到二氧化钛粉末。
最后,将得到的二氧化钛粉末经过球磨后得到均匀的二氧化钛浆料。
2.2 光阴极构建将制备的二氧化钛浆料分散在乙醇中,加入适量的量子点作为敏化剂,通过超声处理得到均匀悬浊液。
将此悬浊液涂布在ITO导电玻璃上,置于150度的高温炉中烘烤1小时,得到量子点敏化的二氧化钛光阴极。
3.结果与讨论通过SEM观察光阴极表面形貌,结果显示量子点敏化的二氧化钛光阴极表面均匀覆盖着颗粒状的量子点,并且表面呈现较高的粗糙度。
通过XRD和UV-vis光谱分析,验证了二氧化钛的结晶性和光学特性的变化。
进一步的光电催化实验表明,量子点敏化的二氧化钛光阴极在还原二氧化碳的过程中具有较高的光电转化效率。
在不同的光照强度下,通过测量反应体系中产生的CO和H2等产物的浓度,确定了最佳的光照条件。
此外,研究了不同pH值下的光电催化性能,并发现在碱性条件下,光电转化效率最高。
4.结论通过制备量子点敏化的二氧化钛光阴极,我们研究了其在光电催化还原二氧化碳中的性能。
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一一、引言随着科技的发展,太阳能的利用和转化技术已成为当前研究的热点。
其中,CuInSe2(CIS)量子点因其具有较高的光吸收系数和良好的光电转换效率,在太阳能电池领域具有广泛的应用前景。
本文重点探讨了CuInSe2量子点的制备技术以及其在TiO2光阳极的敏化应用上所展示出的优秀性能。
二、CuInSe2量子点的制备1. 制备方法CuInSe2量子点的制备主要采用化学合成法。
首先,将铜、铟和硒的前驱体溶液混合,在高温、高真空的环境下进行反应,通过控制反应时间和温度,获得所需尺寸的CuInSe2量子点。
2. 制备过程及参数控制在制备过程中,需要对反应温度、时间、前驱体浓度等参数进行严格控制。
通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对制备的CuInSe2量子点进行表征,确保其结构、尺寸和形貌达到预期要求。
三、TiO2光阳极的敏化1. 敏化原理TiO2光阳极的敏化是通过将CuInSe2量子点附着在其表面,提高其光吸收能力和光电转换效率。
由于CuInSe2量子点具有较高的光吸收系数,因此能够更有效地捕获太阳能,从而提高太阳能电池的效率。
2. 敏化过程敏化过程主要包括将制备好的CuInSe2量子点分散在溶液中,然后将其涂覆在TiO2光阳极表面。
通过控制涂覆时间和温度,使CuInSe2量子点均匀地附着在TiO2表面,形成一层致密的量子点薄膜。
四、性能研究1. 吸收光谱分析通过测量CuInSe2量子点敏化前后TiO2光阳极的吸收光谱,可以观察到敏化后的光阳极在可见光区域的吸收能力明显增强。
这表明CuInSe2量子点的引入有效地提高了TiO2光阳极的光吸收能力。
2. 光电转换效率分析通过测量太阳能电池的I-V曲线,可以得出CuInSe2量子点敏化TiO2光阳极的光电转换效率。
实验结果表明,敏化后的太阳能电池具有更高的短路电流密度和开路电压,从而提高了整体的光电转换效率。
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一一、引言随着科技的发展,太阳能的利用和转化技术已成为当前研究的热点。
其中,CuInSe2(CIS)量子点因其独特的光电性能,在太阳能电池中有着广泛的应用前景。
TiO2光阳极作为太阳能电池的关键部分,其性能的提升也是研究者们关注的重要课题。
因此,对CuInSe2量子点的制备以及其用于TiO2光阳极的敏化性能研究,对提升太阳能电池的光电转换效率具有重要意义。
二、CuInSe2量子点的制备CuInSe2量子点因其独特的电子结构和优异的物理化学性质,在太阳能电池中具有广泛的应用前景。
其制备方法主要包括化学浴沉积法、共蒸发法、溶胶-凝胶法等。
本研究采用化学浴沉积法来制备CuInSe2量子点。
1. 实验材料和设备本实验所需的材料包括硒源、铜源、铟源、有机溶剂等,主要设备为烧杯、磁力搅拌器、温度计等。
2. 制备过程首先,将铜源、铟源和硒源溶解在有机溶剂中,形成前驱体溶液。
然后,将TiO2基底浸入前驱体溶液中,通过控制反应时间和温度等条件,使CuInSe2量子点在TiO2基底上形成。
3. 制备结果与讨论通过调整反应条件,如温度、时间等,可以控制CuInSe2量子点的尺寸和分布。
通过SEM和TEM等手段对制备的CuInSe2量子点进行表征,结果表明其具有较好的分散性和均匀性。
三、TiO2光阳极的敏化性能研究TiO2光阳极作为太阳能电池的关键部分,其敏化性能的优劣直接影响到太阳能电池的光电转换效率。
将CuInSe2量子点引入到TiO2光阳极中,可以有效提高其敏化性能。
1. 实验方法将制备的CuInSe2量子点通过物理或化学方法固定在TiO2光阳极上,然后测试其光电性能。
测试内容包括电流-电压曲线、IPCE等。
2. 实验结果与讨论通过测试,我们发现将CuInSe2量子点引入到TiO2光阳极后,其开路电压和短路电流均有显著提高。
同时,IPCE(入射光子-电流转换效率)也有明显的提升。
染料敏化太阳能电池用TiO_2薄膜电极的改性制备及光电化学性能
染料敏化太阳能电池用TiO_2薄膜电极的改性制备及光电化学性能李丽;张贵友;陈人杰;Dorina Walther;陈实;吴锋【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2009(030)011【摘要】The tetraisopropyl titanate was used as titaniume source to prepare the TiO_2 nanomaterial by the hy-drothermal method. The TiO_2 crystal is anatase. In order to enhance the electrode's photoelectrochemical performance , the metal nickel doping and superficial gable neodymium oxide were used. The experimental results indicate that the nanometer TiO_2 pellets have all the same shape and a particle size of approximately 17?8 nm. After nickel doping, the granularity increased obviously, but still maintained the even condition and the vesicular structure. Compared with the ordinary TiO_2 thin film electrode, the metal doping and the superficial gable is helpful for separating the electron and the hole. The solar cell's short circuit photoelectric current enhanced by 16% and the electro-optic transfer efficiency enhanced by 17%.%以钛酸四异丙酯为钛源, 用水热法合成制备了具有典型锐钛矿晶型的TiO_2纳米材料. 采用金属镍掺杂和表面包覆一层氧化钕, 对TiO_2薄膜电极进行改性研究. 实验结果表明, 所制备纳米TiO_2颗粒较均匀, 粒径约为17~18 nm. 经镍掺杂后, 颗粒团聚粒径明显增大, 但是仍保持均匀状态和多孔结构. 与改性前的TiO_2薄膜电极相比, 金属掺杂和表面包覆有助于光生电子和空穴有效地分离, 电池的短路光电流提高了16%, 光电转换效率提高了17%.【总页数】5页(P2247-2251)【作者】李丽;张贵友;陈人杰;Dorina Walther;陈实;吴锋【作者单位】北京理工大学化工与环境学院,北京,100081;国家高技术绿色材料发展中心,北京,100081;北京理工大学化工与环境学院,北京,100081;北京理工大学化工与环境学院,北京,100081;国家高技术绿色材料发展中心,北京,100081;Brandenburg Technical University of Cottbus, Cottbus, Germany;北京理工大学化工与环境学院,北京,100081;国家高技术绿色材料发展中心,北京,100081;北京理工大学化工与环境学院,北京,100081;国家高技术绿色材料发展中心,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】O647【相关文献】1.电解液对TiO_2薄膜电极光电化学性能的影响 [J], 王春涛;张文魁;蒋磊;石德苏2.Zn负载TiO_2纳米管阵列电极的制备及光电化学性能 [J], 肖鹏;李露;张云怀;戴洪法;胡玉琢;卢露3.原位钼修饰TiO_2/BiVO_4异质结薄膜的制备及其光电化学性能 [J], 牛学恒;白晶;李金花;周保学4.TiO_2多孔薄膜电极的制备、微结构及光电化学性能研究 [J], 王维波;李学萍;肖绪瑞5.低温制备柔性染料敏化太阳能电池TiO_2薄膜电极 [J], 张凤;陶杰;陶海军;董祥因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
CdS敏化TiO2薄膜的制备和光电转换性质的研究
CdS敏化TiO2薄膜的制备和光电转换性质的研究
吴凤霞;殷海荣;杨勇;王水庆
【期刊名称】《佛山陶瓷》
【年(卷),期】2001(011)006
【摘要】本文采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上涂敷,制备了掺杂CdS微晶的Ti02复合薄膜.采用XRD、TEM研究了薄膜的物相及其结构特征;Uv-vis-nir谱研究了薄膜的光吸收特性;光生电流谱研究了薄膜的光电转换效率.结论表明:CdS的掺入有利于薄膜对可见光吸收的增强,从而提高其采光效率及光电转换效率.
【总页数】3页(P10-12)
【作者】吴凤霞;殷海荣;杨勇;王水庆
【作者单位】西北轻工业学院材料工程系;西北轻工业学院材料工程系;中国科学院上海硅酸盐研究所;中国科学院上海硅酸盐研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ17
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任耀宇等:高温电解水蒸汽制氢关键材料研究进展· 1075 ·第39卷第7期CdS量子点敏化TiO2薄膜电极的制备和光电化学性能周婧1,赵高凌1,臧金鑫1,宋斌2,李红3,韩高荣1(1. 硅材料国家重点实验室,浙江大学材料科学与工程系,杭州 310027;2. 浙江大学理学院物理系,杭州 310027;3. 浙江大学图书馆,杭州 310027)摘要:用水热微乳法制备了结晶性良好的CdS量子点,并通过连接分子巯基乙酸将CdS量子点自组装到多孔TiO2薄膜电极上。
结果表明:CdS纳米颗粒的平均直径约为5nm,小于其量子尺寸;微乳体系为化学反应提供了良好的微型反应器,抑制了CdS晶粒的长大,而水热过程增强了CdS纳米颗粒的结晶性;由于CdS的可见光响应作用和CdS量子点的量子效应,CdS量子点敏化TiO2薄膜电极样品具有比纯TiO2薄膜电极样品更高的可见光响应和光电流。
讨论了CdS量子点通过连接分子组装到TiO2薄膜上的机理。
关键词:量子点;水热微乳法;连接分子;光电化学性能中图分类号:TQ132 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2011)07–1075–05Fabrication and Photoelectrochemical Performance of CdS Quantum DotsSensitized TiO2 Film ElectrodesZHOU Jing1,ZHAO Gaoling1,ZANG Jinxin1,SONG Bin2,LI Hong3,HAN Gaorong1(1. State Key Lab of Silicon Material, Department of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027;2. Department of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027;3. Zhejiang University Libraries, Hangzhou 310027, China) Abstract: The CdS quantum dots (QDs) material was prepared by a microemulsion-hydrothermal method. This material was self-assembled onto the porous TiO2 film electrode with the molecular linker mercaptoacetic acid. The results show that the average diameter of CdS nanoparticles is approximately 5nm, which is below the quantum size of CdS. The current microemulsion system provided a micro-reactor for the reaction, inhibiting the growth of CdS crystallite. The hydrothermal process enhanced the crystalliza-tion of CdS nanoparticles. The porous TiO2 film sensitized by the self-assembled microemulsion-hydrothermal method with the CdS QDs material gave a higher photoresponse in the visible region and the corresponding film electrode exhibited a higher photocurrent than that of a pure TiO2 film electrode. This was ascribed to both the visible light response of CdS and the quantum effect of CdS QDs. The mechanism of CdS QDs self-assembling onto the porous TiO2 film electrode with the intermediate mercaptoacetic acid was also discussed. Key words: cadmium sulfide quantum dot; microemulsion-hydrothermal method; link molecule; photoelectrochemical performanceDye-sensitized nanocrystalline TiO2 solar cells (DSCs) have attracted attentions since a pioneer work by Grätzel.[1–3] The energy conversion efficiency of DSCs made from nano-structured TiO2 films achieved is 11%.[4] However, the development and application of the DSCs are restricted due to the corresponding cost and low sta-bility of organic dye. One effective way to solve the problems is to replace the organic dye sensitizer by inor-ganic semiconductor quantum dots (QDs).[5–6] The band gap of the film photoelectrode can be tailored in a wide range by customizing the size of QDs when QDs are used as the sensitizers in solar cell devices. Furthermore, a greater production of quantum could be obtained due to the impact ionization,[7] which may bring a unique poten-tial capability of the QD-sensitized solar cells.The CdS with a direct band gap of 2.4eV is a typical semiconductor to sensitize TiO2 film electrodes. In order to obtain a CdS QDs sensitized TiO2 film electrode with a收稿日期:2011–01–11。
修改稿收到日期:2011–03–22。
基金项目:浙江省科研厅项目(Y200909120)资助。
第一作者:周婧(1985—),女,博士研究生。
通信作者:赵高凌(1965—),女,教授。
Received date:2011–01–11. Approved date: 2011–03–22.First author: ZHOU Jing (1985–), female, postgraduate student for doctor degree.E-mail: zhoujing0205@Correspondent author: ZHAO Gaoling (1965–), female, professor.E-mail: glzhao@第39卷第7期2011年7月硅酸盐学报JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol. 39,No. 7J u l y,2011硅酸盐学报· 1076 ·2011年high conversion efficiency, one of the important aspect is to fabricate the highly crystallized CdS QDs. Quantum effect dominates when the size of QDs approaches the excitonic Bohr radius. Another aspect is to achieve the well combined CdS QDs with TiO2 film. It was reported that the use of linker molecules between synthesized CdSe QDs and TiO2 film could increase the cell per-formance.[8]In this work, the following approaches were proposed to prepare CdS QDs sensitized TiO2 film electrodes, namely, (a) A hydrothermal method was used to synthe-size highly crystallized CdS QDs in a microemulsion system; and (b) In order to ensure the charge transfer between CdS QDs and TiO2 film, mercaptoacetic acid, which can combine CdS QDs with porous TiO2 film by chemical adsorption, was used as an intermediate to as-semble CdS QDs onto the TiO2 film electrode. The pho-toelectrochemical (PEC) properties of thus prepared CdS QDs sensitized TiO2 film electrode were investigated. A model of the CdS QDs self-assembling onto the porous TiO2 film electrode was proposed.1 Experimental procedure1.1 Preparation of the samplesAll the chemicals (Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd., China) were analytical pure. The CdS QDs were prepared by a microemulsion-hydrothermal method. A polyoxyethylenelaurylether of 3.1g was heated to melt in a water bath. Then, n-butyl alcohol of 10mL, cyclohex-ane of 25mL, Cd(NO3)2·4H2O of 0.62g, thiourea of 0.45 g and H2O of 2.7g were added under vigorously stirring, obtaining a microemulsion system. The solution was transferred to the autoclave and maintained at 180℃ for 12h. The products were then washed with distilled water and ethanol for three times and dried in a vacuum at 60℃ for 24h. TiO2 porous films were prepared.[9] In order to prepare the CdS QDs sensitized TiO2 film electrode, the TiO2 film was dipped into the ethanol solu-tion with mercaptoacetic acid of 7mol/L for 24h. Then, TiO2 film electrode connected with mercaptoacetic acid was washed with distilled water and ethanol. It was dipped into the CdS ethanol solution of 5mol/L for 24h. TiO2 film electrode sensitized by in-situ produced CdS QDs was also prepared for the comparison. The TiO2 film was dipped in the Cd(NO3)2·4H2O aqueous solution of 20 mmol/L, thiourea of 140mmol/L and ammonia of 230 mmol/L for 12h, and rinsed with ethanol. The samples of pure TiO2 film electrode, and CdS QDs sensitized TiO2 film electrode prepared in-situ and a microemulsion- hydrothermal method were named as Samples A, B and C, respectively.1.2 CharacterizationThe microstructure of samples were characterized by X-ray powder diffraction (XRD) using a D/max-RA model X-ray diffractometer (XRD) with a Cu Kα radiation. The morphology of the CdS QDs was observed by a JEM-100CX transmission electron microscope (TEM). The morphologies of the TiO2 porous film were observed by a FEI- SIRION field emission scanning electron mi-croscope (FESEM). The optical absorption spectra of the samples were measured by a Perkin-Lamba-20 ultravio-let–visible (UV–Vis) spectrophotometer.1.3 PEC measurementThe curves of current vs potential (I–V) were measured by a three-electrode cell consisting of the film electrode (Samples A, B and C, respectively), a Platonized Pt elec-trode and a saturated calomel electrode (SCE) as the working, counter and reference electrodes, respectively.A buffer solution with Na2B4O7 of 0.14mol/L, Na2SO4 of0.2mol/L and H2SO4 of 0.3mol/L was used as the sup-porting electrolyte. A 450W xenon lamp (Thermo Orial, model: 66921) was used as a light source. The LAND series battery test system was used to record the I–V curves.2 Results and discussion2.1 Formation of CdS QDs sensitized TiO2 filmelectrodes2.1.1 Highly crystallized CdS QDs Figure 1(a) shows the XRD pattern of the microemulsion-hydrothermally synthesized sample. All the diffraction peaks can be in-dexed as a hexagonal wurtzite CdS phase (JCPDS No. 41–1049). The average crystallite size of CdS nanocrys-tals was determined to be 5nm according to the Scherrer formula.Figure 1(b) shows the typical TEM image of the mi-croemulsion-hydrothermally synthesized CdS nanoparti-cles. Clearly, the average diameter of CdS nanoparticles is approximately 5nm. It was indicated that the well crystallized CdS QDs could be obtained by the microe- mulsion-hydrothermal method. This superior crystallinity can be ascribed to the high temperature and high pressure in hydrothermal process. The small size can be attributed to the microemulsion system.[10] The current microemul-sion system is composed of poly oxyethylene lauryl ether/ water/cyclohexane/butanol, in which the micro-reactors form. The micro-reactors could affect the growth of CdS crystallite.2.1.2 Porous TiO2 film Figure 2 shows the XRD pattern of the porous TiO2 film before sensitization. It is seen that the prominent peaks are indexed to an anatase phase (JCPDS No.21–1272). Meanwhile, a peak at about 30.4°was found to correspond to a brookite phase.The morphologies of the porous TiO2 film were ob-served by FESEM. Figure 3(a) shows the surface image of the porous TiO2 film. The film is porous in the pore size range from 10 to 25nm. The pores provide spaces enough for anchoring CdS QDs, which are approximately周婧等:CdS量子点敏化TiO2薄膜电极的制备和光电化学性能· 1077 ·第39卷第7期Fig.1 XRD pattern and typical TEM image of the CdS sample synthesized by microemulsion-hydrothermal methodFig.2 XRD pattern of the porous TiO2 film5nm in diameter. Figure 3(b) shows the cross-section of the porous TiO2 film, indicating that the typical film thickness is 2.5μm.2.1.3 CdS QDs sensitized TiO2 film electrodes Figure 4 shows the optical absorption spectra of samples A, B and C, respectively. sample A has the absorption edge at 380nm, and no absorption is detected in the visible re-gion. For both sample B and sample C, the optical ab-sorptions extend to the long wavelength region (aboutFig.3 FESEM images of surface and cross-section of the porous TiO2 filmFig.4 UV-Vis spectra of samples A, B, and C520nm), which is due to the visible light response of CdS QDs. Compared to sample B, sample C exhibits a stronger optical absorption in the visible region. This implies that an abundance of highly crystallized CdS QDs is assembled to the TiO2 film electrode by current self-assembly method.Figure 5 shows the schematic diagram of CdS QDs self-assembling onto the porous TiO2 film electrode. The硅酸盐学报· 1078 ·2011年Fig.5 Schematic diagram of the self-assembly process for CdS QDs anchoring onto the TiO2 film electrodeCdS QDs self-assembling onto the TiO2 film electrode can be ascribed to the effect of the molecular linker, i.e., mercaptoacetic acid, which is used as a stabilizer in the synthesis of CdS. When the TiO2 film is dipped into the mercaptoacetic acid solution, the carboxylate groups in mercaptoacetic acid react to the hydroxyl groups in TiO2. Therefore, the mercapto groups in mercaptoacetic acid anchor to the CdS QDs.[11] As a bridge, mercaptoacetic acid could favor the combination of the CdS QDs with the TiO2 film. This adsorption is a chemical process, so that the connection between the CdS QDs and the TiO2 film is stable. The pores in porous TiO2 film are larger than 5nm, which offer spaces enough for the adsorption of CdS QDs. The CdS QDs are anchored to the TiO2 film on the surface and in the pores. A higher optical absorp-tion in the visible region for sample C is due to the large amount of the adsorbed highly crystallized CdS QDs.2.2 PEC properties of CdS QDs sensitized TiO2film electrodesFigure 6 shows the curves of current vs potential for the film electrodes. The dark current of the samples is similar. The density of anodic photocurrent is in a in-creasing order. Sample C, i.e., the self-assembled CdS QDs sensitized TiO2 film electrode, exhibits the highest photocurrent, which is 3.5 times higher than that of pure TiO2 film electrode (sample A). Such an enhancement of the photocurrent response can be explained by two fac-tors. Firstly, it is due to the charge injection process in the TiO2-CdS system, as shown in Fig.7(a). Upon optical excitation of CdS, the photogenerated electrons are transferred to TiO2, and the holes accumulate in the CdS QDs. If the holes reach the surface and react to species in the electrolyte, the excited electrons left behind will dif-fuse to the back-contact where they are withdrawn as a photocurrent. The quick transport characteristics of elec-trons of CdS will decrease the recombination of photo-generated carriers and suppress the electron transfer to the electrolyte.[12] Moreover, it can be ascribed to the quantum effect of CdS QDs. Figure 7(b) shows the sche-matical process of impact ionization. Energy distributes discontinuously for semiconductor QDs. The quantum effect dominates when the size of nanoparticles ap-proaches the exitonic Bohr radius. When the size of the carriers in the semiconductor QDs confined by potential barriers is smaller than or equals to the excitonic Bohr radius, the hot carrier cooling rates could be reduced, and the rate of impact ionization could become competitive with the rate of carrier cooling.[7] So the energetic hot carriers can produce a second (or more) electron-hole pair through impact ionization, leading to an enhanced photocurrent. As a result, the higher photocurrent response is expected for both the visible light response of CdS and the quantum effect of CdS QDs.Furthermore, it is found that the photocurrent of sample C is 1.5 times higher than that of sample B (see Fig.6). The lower photocurrent response of sample B can be as-cribed to a lower crystallinity and a smaller amount of in-situ synthesized CdS QDs.Fig.6 Current-potential curves for the film electrodes of Samples A, B, and CFig.7 Process of charge injection and impact ionization for CdS QDs sensitized TiO2 film solar cell3 ConclusionsThe well crystallized CdS QDs were prepared by a microemulsion-hydrothermal method. The synthesized CdS QDs were self-assembled onto the porous TiO2 film via a linker molecule, i.e., mercaptoacetic acid. The re-sults showed that the porous TiO2 film electrode sensi-周婧等:CdS量子点敏化TiO2薄膜电极的制备和光电化学性能· 1079 ·第39卷第7期tized by self-assembled CdS QDs exhibited an enhanced photoresponse in the visible region and a higher photo-current, compared to the pure TiO2 film electrode. It was contributed to the visible light response of CdS and the quantum effect of the CdS QDs. Compared to the TiO2 film electrode sensitized by in-situ produced CdS QDs, the self-assembled CdS QDs sensitized TiO2 film electrode exhibited a higher photocurrent due to the better crystal-linity and the larger amount of CdS QDs. This approach to fabricate CdS QDs sensitized TiO2 film electrode could be promising in the development and application of the QD-sensitized solar cells.References:[1] O'REGAN B, GRÄTZEL M. A low-cost, high-efficiency solar cellbased on dye-sensitized colloidal TiO2 films [J]. Nature, 1991, 353: 737–740.[2] GRÄTZEL M. Photoelectrochemical cells [J]. Nature, 2001, 414: 338–344.[3] GRÄTZEL M. Solar energy conversion by dye-sensitized photovoltaiccells [J]. Inorg Chem, 2005, 44(20): 6841–6851.[4] NAZEERUDDIN K M, de ANGELIS F, FANTACCI S, et al. Com-bined experimental and DFT-TDDFT computational study of photo-electrochemical cell ruthenium sensitizers [J]. J Am Chem Soc, 2005, 127(48): 16835–16847.[5] VOGEL R, HOYER P, WELLER H. 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