偏振光作用下金红石型TiO2单晶(001)面的表面光电压谱研究

TiO2是一种优异的光电功能材料,被广泛用于有机污染物光降解及太阳能光电转换[1～3].近年来的研究表明,表面原子排布对TiO2光电效能有决定性的影响.如Lowckamp[3]的研究表明,TiO2的(101)晶面与其它晶面相比具有高的光化学还原Ag+的能力.本文结合偏振光技术与表面光电压谱技术对金红石型TiO2单晶(001)面的光伏响应特性进行了研究,通过对TiO2不同晶面的电子跃迁形式的区分及其对偏振光的不同响应,揭示了表面原子排布与TiO2光电性质之间的关系,实现了对材料功能特性的调控.     

TiO2纳米粒子的光催化活性与光伏响应特性研究

TiO2纳米粒子由于其具有良好的化学稳定性、耐光腐蚀性、宽带隙能和大的比表面积等特点而被广泛地应用到光催化降解有机污染物^[1,2]和光催化储能等方面。由于研究手段和研究方法的限制,详细了解催化剂表面光生电荷行为、光谱谱带与催化活性的关系比较困难,而这些关系将为制备高催化活性的光催化剂提供理论基础,由于光催化活性的高低与催化剂的表面性质直接相关,表面光电压谱（SPS）是研究固体材料表面物性和界面间电荷转移过程的有利手段^[3],其为控制光催化机理提供了新的手段。本文利用表面光电压谱方法对系纳米TiO2光催化剂进行了光伏响应测试,发现TiO2的晶型、粒径及表面吸附物对其光催化活性有很大影响。不同性质的表面吸附物可使催化剂表面呈现不同的导电特性,而使其光催化活性不同。利用能带理论和场效应原理对此进行了 合理的解释。     

退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管/线复合阵列. 利用表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)研究了退火对TiO2纳米管/线复合阵列表面光电性质的影响. 结果表明, TiO2纳米管/线复合阵列在晶化前后的导带边缘均出现了束缚激子态, 晶化前由于自建场较弱, 束缚激子态能在正负电场作用下发生不对称偏转; 晶化后, 晶体结构从非晶态变为晶态, 自建场增强, 束缚激子态对正电场敏感并表现出明显的光伏响应, 而在负电场作用下束缚激子态没有任何光伏响应.     

取代基对偶氮类颜料光伏特性的影响

偶氮类材料由于其具有成本低、来源丰富、易于加工以及可以通过接不同性质的取代基得到不同性能的光电导体等优点 ,作为光接受器材料 ,其导电类型、光生电荷及传输过程以及光照后表面电荷的种类在静电复印、激光打印中起着决定性的作用 [1～ 3] .由于取代基会影响偶氮类材料的费米能级 (电子填充水平 ) ,从而影响其导电类型 .如何判断其导电类型以及光照后表面电荷的种类还是一个难题 .本文首次利用 SPS(表面光电压谱 )和 FISPS(场诱导表面光电压谱 )技术对几种具有不同取代基的双偶氮类有机颜料的光伏特性进行了研究 ,发现取代基对它们…     

背入射Au/TiO2/Au肖特基结紫外探测器

TiO2作为一种宽禁带(3.0~3.2 eV)半导体材料,由于具有优异的物理化学特性和独特的光电特性,在许多领域都展现出广泛的应用前景[1~3].材料的尺寸、结构和形貌能赋予材料一些特殊的性质,近年来人们致力于研究不同形貌的TiO2纳米材料,如TiO2纳米线和纳米管等[4],并将其应用在光催化[5]、太阳能电池[6]和锂离子电池[7]等领域,但关于其在紫外探测器上应用的报道很少[8~10].本文采用水热法在F∶SnO2(FTO)衬底上制备出纵向有序生长的金红石型TiO2纳米线阵列,通过光刻工艺和磁控溅射技术制备了背入射Au/TiO2/Au肖特基结紫外探测器,并测试了其光、暗电流,光响应度及量     

稀土金属尾式组氨酸卟啉配合物的合成及光电性质

合成了尾式氨基酸卟啉 5-(三苯甲基-组氨酸酰胺基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(1)的稀土金属配合物[Ln=Sm(2), Eu(3), Er(4), Dy(5), Yb(6)]. 通过紫外-可见光谱、 红外光谱、 元素分析及飞行时间质谱对稀土金属卟啉配合物进行了表征, 并研究了卟啉样品的荧光性质和表面光电压性质. 由于卟啉1周边存在吸电子基团, 致使其荧光发射强度和荧光量子产率较低; 稀土金属卟啉配合物3的荧光量子产率较高, 配合物6的荧光量子产率最低, 这主要是由稀土金属离子性质及无辐射跃迁强度不同造成的. 通过研究卟啉样品的表面光电压性质发现, 外加电场性质及外加电压强弱对光电压信号有较明显的影响, 这为氨基酸类金属卟啉化合物在光电器件方面的研究提供了一定的理论依据.     

量子尺寸氧化锌颗粒的表面光电压谱研究

氧化锌是极少数几个可以实现量子尺寸效应的氧化物半导体材料[1 ] .传统上 ,这种材料广泛用于陶瓷、压电传感器、催化剂以及发光器件等领域 .随着量子尺寸氧化锌颗粒制备工艺日臻成熟 ,这类材料的应用进一步拓展到光电转换 [2 ] 、光催化[3] 以及化学传感器 [4] 领域 .而在这些领域中的应用都与颗粒的表面性质密切相关 .本工作中制备了两种不同粒径的氧化锌纳米微粒 ,利用表面光电压谱以及电场诱导表面光电压谱对颗粒的表面性质进行了研究 ,并对颗粒的表面态进行了具体指认 .1　实验部分氧化锌纳米微粒参照文献 [5 ,6 ]方法制备 .将 5 .49g…     

TiO2表面氧空位对Rup2P/TiO2/ITO薄膜电极光致电荷转移的影响

采用改性的TiCl4水解法制备出三种不同表面性质的TiO2-X(X=5,10,20,X表示加入NaOH的浓度,单位为mo·lL-1)样品.利用(1,10-邻菲咯啉)2-2-(2-吡啶基)苯咪唑钌混配配合物(Rup2P)作为敏化剂,制备出Rup2P/TiO2-5/ITO(铟锡金属氧化物)、Rup2P/TiO2-10/ITO和Rup2P/TiO2-20/ITO表面敏化薄膜电极.测试结果表明三种薄膜电极的光电转换效率Rup2P/TiO2-10/ITO最高,Rup2P/TiO2-20/ITO次之,Rup2P/TiO2-5/ITO最低.利用吸收光谱、表面光电压(SP)谱、荧光光谱和表面光电流作用谱等分析了Rup2P和三种TiO2的能带结构和表面性质;利用光致循环伏安和表面光电流作用谱研究了三种Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光致界面电荷转移过程.结果表明,在光致界面电荷转移过程中,TiO2层表面氧空位对Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极光致电荷转移产生重要影响.并进一步讨论了Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光电流产生机理.     

CuS/TiO2纳米管异质结阵列的制备及光电性能

利用水热反应制备了CuS/TiO2纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段表征了异质结阵列的表面形貌和晶体结构.电流-电压曲线结果表明,CuS/TiO2纳米管异质结阵列具有明显的整流效应.根据表面光电压谱和相位谱,在376～600 nm之间,CuS/TiO2纳米管异质结阵列表现为p型半导体特征,电子在表面聚集;在300～376 nm之间表现为n型半导体特征,空穴在表面聚集;在376 nm处异质结阵列的表面光伏响应为零.CuS/TiO2和CuS/ITO之间界面电场的不同导致异质结在不同波长范围内表面电荷聚集的差异.光电化学性能测试发现,以CuS/TiO2纳米管异质结阵列为光阳极组成的光化学太阳电池,在大气质量AM 1.5G,100 mW/cm2标准光强作用下具有0.4%的光电转换能力.     

形态结构和光电特性对纳米TiO2光催化性能的影响

采用sol-gel法制备了系列纳米TiO2光催化剂,运用X射线衍射、BET比表面测定、紫外漫反射吸收光谱和表面光电压谱等手段对催化剂进行表征,并以乙烯作为光催化反应的指标反应分子,研究了TiO2纳米晶的性质对于光催化活性的影响.随着焙烧温度的升高,TiO2的晶粒逐渐增大,比表面积下降,晶相由锐钛矿向金红石转变,其吸收带边与光伏响应阈值向长波方向移动,氧化－还原能力降低,降解乙烯的转化率迅速下降.     

掺Sn的纳米TiO2表面光生束缚激子的验证及其特性

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂Sn的TiO2纳米粒子，并主要利用表面光电压谱(SPS)和电场诱导表面光电压谱(EFISPS)对样品进行了表征，重点探讨了焙烧温度和掺Sn量对TiO2光生电荷性质的影响．同时揭示了样品结构与表面光生束缚激子的关系及其特性．结果表明：与束缚激子相关的光伏响应只在含有金红石相的TiO2样品中出现，且在混晶相中表现得更加显著．掺杂适量Sn不仅提高了纳米TiO2的与带带跃迁相关的SPS响应强度，同时也使与束缚激子相关的SPS响应明显增强．     

ZnO/Cu2O异质结中深能级表面光伏特性

采用恒电压沉积法在导电玻璃(FTO)上制备了具有三棱柱金字塔状的ZnO/Cu2O异质结薄膜. 利用场发射扫描电镜(FESEM)与X射线衍射仪(XRD)对薄膜的微观形貌和晶体结构进行了表征. 利用表面光电压谱(SPS)、场诱导表面光电压谱(FISPS)和相位谱(PS)研究了单一Cu2O与ZnO/Cu2O异质结薄膜的表面光伏性质. 结果表明, 与单一Cu2O薄膜相比, ZnO/Cu2O异质结薄膜的光伏响应范围拓展到了600~800 nm. 根据SPS, FISPS和PS的作用原理, 拓展部分的光伏响应归因于ZnO/Cu2O异质结中Cu2O层的深能级跃迁, 该跃迁在ZnO-Cu2O界面电场(方向由ZnO指向Cu2O)的作用下得到加强, 同时深能级跃迁产生的电子-空穴对在ZnO-Cu2O界面电场的作用下得到了有效分离和传输.     

TiO2负载型催化剂及光催化还原CO2反应的表面光电压谱研究

半导体TiO₂作为光催化剂,已被广泛应用于光催化废水处理及光催化储能^[1,2]等方面的研究.人们不断开发高活性的新型光催化剂并对其反应机理进行了探索性研究^[3],希望通过表面负载Pd、Ru、Pt或Rh等贵金属的小岛式颗粒以传递光生电子(或光生空穴).     

活性粒子吸附对ZnO纳米粒子表面光伏特性的影响

作为一种传统的半导体,氧化锌在压电陶瓷、光电化学、光催化、发光器件以及气体传感器等方面具有广阔的应用前景,特别是氧化锌纳米粒子,由于其比表面积大、表面活性较高和对周围环境的敏感性,使其成为传感器研究领域中最有前途的材料,有关生物氧传感器和激光器的光电功能特性以及其能带结构的研究已有报道,     

TiO2纳米带表面光伏特性的研究

近年来, 一维结构的纳米带由于其不同于管、线材料的新颖结构以及独特的光电性能而受到广泛关注. 人们通过各种方法合成了氧化锌、硫化镉和氧化锡等纳米带材料[1,2]. 纳米TiO2以其优异的光电性能和高的化学稳定性而被广泛应用于太阳能电池、光催化降解等诸多领域[3], 从而成为研究热点, 最近其纳米带的制备也有报道[4].     

四甲基-四乙基钯卟啉的表面光伏特性研究

合成了1,3,5,7-四甲基-2,4,6,8-四乙基卟啉(TMTEP)及其钯络合物(PdTMTEP),并利用表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)技术对它们的表面光伏特性进行了研究.TMTEP有较强的荧光发射,而PdTMTEP以磷光辐射为主,其光伏响应强度比TMTEP的强得多;在外电场诱导下,PdTMTEP的Soret带与Q带的光伏响应强度随外加正电场光伏响应强度的增加而增强,随外加负电场光伏响应强度的增加而减弱,并且在680,750nm处出现两个新的光伏响应带,这两个光伏响应带与极化子跃迁有关.     

SPS法研究ZnTPP对TiO_2的光谱敏化

本文利用表面光电压谱(Surface Photovohage spectroscopy,简称SPS)研究了ZnTPP对TiO_2粉末的光谱敏化,发现用ZnTPP修饰后的TiO_2(金红石和锐钛矿)粉末在可见区420、550和590nm附近有三个光伏响应带,它们分别对应于ZnTPP的Soret、Q(1,0)和Q(0,0)带。经过严格的实验和分析,证明这三个带是由ZnTPP对TiO_2的敏化光电压引起的,而不是ZnTPP自身的光伏响应。在敏化效果上,亚稳的锐钛矿优于金红石。同时,我们对这种光敏表面的光诱导电荷转移机制和SPS作为一种研究光谱敏化方法的可行性进行了讨论。     

TiO2纳米粒子包覆聚苯乙烯球的结晶性能与表面光电压特性

TiO2具有很高的光催化活性，同时TiO2纳米粒子具有耐酸碱和耐光化学腐蚀、低成本、无毒等性质，在许多领域引起广泛关注．据报道，TiO2的锐钛矿晶型比金红石晶型具有更好的光催化活性．由于金红石是TiO2的热力学稳定相，而锐钛矿是亚稳相，通常锐钛矿相在550-800℃温度范围内形成金红石相，从而降低其催化活性，限制了其应用．