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相似文献
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1.
张维  崔晓莉  江志裕 《化学学报》2008,66(8):867-873
采用溶胶凝胶法制备了系列不同含量的多壁碳纳米管(MWCNT)/TiO2纳米复合薄膜电极, 通过SEM和XRD表征了薄膜的形貌和晶型结构. 以1 mol/L KOH为电解质, 考察了MWCNT的含量对纳米复合薄膜电极在白光、可见光照射下光电性能的影响. 结果表明: 相对纯TiO2薄膜电极, MWCNT/TiO2纳米复合薄膜电极的光电压、光电流明显增大, 对可见光区的光电响应能力也明显提高. MWCNT薄膜具有良好的电子导电性、吸光性和镂空的网状结构等性质, 形成了一个理想的基板负载TiO2纳米颗粒, 而且显著提高了纳米复合薄膜电极光生载流子的分离效率和模拟太阳光的利用效率. 研究发现, 纳米复合薄膜电极中MWCNT的最佳含量是0.04 mg/cm2.  相似文献   

2.
采用溶胶凝胶法制备了系列不同含量的多壁碳纳米管(MWCNT)/TiO2纳米复合薄膜电极, 通过SEM和XRD表征了薄膜的形貌和晶型结构. 以1 mol/L KOH为电解质, 考察了MWCNT的含量对纳米复合薄膜电极在白光、可见光照射下光电性能的影响. 结果表明: 相对纯TiO2薄膜电极, MWCNT/TiO2纳米复合薄膜电极的光电压、光电流明显增大, 对可见光区的光电响应能力也明显提高. MWCNT薄膜具有良好的电子导电性、吸光性和镂空的网状结构等性质, 形成了一个理想的基板负载TiO2纳米颗粒, 而且显著提高了纳米复合薄膜电极光生载流子的分离效率和模拟太阳光的利用效率. 研究发现, 纳米复合薄膜电极中MWCNT的最佳含量是0.04 mg/cm2.  相似文献   

3.
采用sol-gel法制备了均匀透明的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极. 通过瞬态光电流谱研究了液相电解液中所制备电极内光生载流子的传输特性. 结果表明: 在TiO2/电解液界面处, TiO2颗粒表面存在两种能够捕获光生电子的表面态. 一种是O2吸附所形成的浅能级表面态(So), 能级位于导带下0.5 eV以内, 其捕获光生电子的起始电位约为-0.4 V; 另一种是晶格氧离子形成的深能级表面态(Sc), 能级位于带隙中部, 起电子-空穴对复合中心的作用. 二者对光生电子的捕获效率与电解液pH值及电极电位(U)有关. 高于0.4 V的电位能够显著增大光生载流子的传输速率, 降低TiO2薄膜费米能级(EFn), 有效抑制表面态对光生电子的捕获, 进而提高阳极光电流的大小和稳定性.  相似文献   

4.
用水热法制备了具有典型锐钛矿晶型的TiO2纳米材料,采用Cr(NO3)3对TiO2薄膜电极进行修饰改性。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱(XPS)测试电极的物相及表面结构,结果显示TiO2薄膜表面包覆一层粒径较大的氧化铬颗粒,整个电极仍保持均匀的多孔结构。电流-电压(-)曲线测试结果显示,改性后最佳电极的短路电流和光电转换效率分别比改性前提高了31.1%和40.4%。用电化学阻抗谱(EIS)测试电池的界面特性,从测试结果可以看出,相同偏压下,改性后电池的TiO2/染料/电解质界面电阻更大,说明氧化铬包覆层在一定程度上抑制了界面的电子复合,改善了电池的光电输出特性。  相似文献   

5.
付姚  曹望和  田莹 《化学学报》2006,17(17):1761-1764
采用sol-gel法制备了均匀透明的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极. 通过瞬态光电流谱研究了液相电解液中所制备电极内光生载流子的传输特性. 结果表明: 在TiO2/电解液界面处, TiO2颗粒表面存在两种能够捕获光生电子的表面态. 一种是O2吸附所形成的浅能级表面态(So), 能级位于导带下0.5 eV以内, 其捕获光生电子的起始电位约为-0.4 V; 另一种是晶格氧离子形成的深能级表面态(Sc), 能级位于带隙中部, 起电子-空穴对复合中心的作用. 二者对光生电子的捕获效率与电解液pH值及电极电位(U)有关. 高于0.4 V的电位能够显著增大光生载流子的传输速率, 降低TiO2薄膜费米能级(EFn), 有效抑制表面态对光生电子的捕获, 进而提高阳极光电流的大小和稳定性.  相似文献   

6.
超声场中纳米TiO2表面包覆氧化硅的研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
在超声场中,通过硅酸钠水解生成的无定形氧化硅对金红石相纳米TiO2进行表面包覆,利用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和透射电镜对所得样品进行了表征,并对纳米TiO2的光稳定性和分散性进行了评价。红外光谱和X射线光电子能谱表明,氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO2的表面,在包覆层和纳米TiO2颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键。TEM照片、表面元素分析和光稳定性实验显示,氧化硅在纳米TiO2表面形成了均匀的包覆层,超声场有助于提高包覆层的均匀性和致密性。氧化硅的表面包覆提高了纳米TiO2在水中的分散性、紫外线屏蔽能力和可见光透过性。随着氧化硅含量的增加,纳米TiO2的光稳定性逐渐提高,当m(SiO2)∶m(TiO2)>1∶5时,纳米TiO2的光稳定性基本不变,而且在热处理过程中纳米TiO2的晶粒生长得到有效抑制。  相似文献   

7.
Au改性TiO2纳米复合物对人结肠癌细胞的光催化杀伤作用   总被引:2,自引:0,他引:2  
许娟  陈智栋  孙毅  陈春妹  江志裕 《化学学报》2008,66(10):1163-1167
提出了通过TiO2表面修饰纳米Au的方法来提高纳米TiO2光催化杀伤癌细胞的效率. 采用化学还原法合成了Au改性的TiO2 (Au/TiO2)纳米复合物, 并研究了不同掺杂量(1 wt%, 2 wt%, 4 wt%)的Au/TiO2对人结肠癌LoVo细胞的光催化杀伤效应. 结果显示, Au的掺杂大大地提高了TiO2纳米粒子光催化杀伤结肠癌LoVo细胞的效率, 而且Au掺杂量的高低影响Au/TiO2光催化杀伤癌细胞的效率, 掺金量为2%的Au/TiO2对结肠癌LoVo细胞具有最高的光催化杀伤效率. 在光强为1.8 mW/cm2的紫外灯(λmax=365 nm)下光照110 min, 50 μg/mL掺金量为2%的Au/TiO2能够杀死所有的癌细胞, 而同样浓度的TiO2只能杀死70%的癌细胞.  相似文献   

8.
孙彦红  张敏  杨建军 《无机化学学报》2009,25(11):1965-1970
利用溶胶法制备了Au核Ag壳(Au@Ag)结构复合纳米粒子,用粉末-溶胶法和水热合成法使其负载于TiO2纳米粒子上,利用紫外-可见吸收光谱﹑X射线粉末衍射﹑透射电子显微镜对复合结构材料进行了结构表征,并对其光催化消除臭氧的性能进行了研究。结果表明,制备方法、Au/Ag化学计量比及金属负载量等对光催化消除臭氧的活性均有很大影响。采用粉末-溶胶法制备的1%-Au@Ag/TiO2(nAu/nAg=1∶3)催化剂,由于TiO2表面沉积的Au@Ag金属颗粒尺寸小且分散度高,而且1%的金属担载量有利于光生电子空穴的有效分离,光催化消除臭氧的活性最高。  相似文献   

9.
TiO2光电化学电池催化氧化甲基红   总被引:4,自引:0,他引:4  
以钛基TiO2薄膜为光阳极,研究了光电化学电池中阳极光催化降解偶氮染料甲基红的动力学. 结果表明,短接光电化学电池分隔了光催化过程的阴、阳极反应,有利于抑制光生载流子的复合,提高光催化氧化速率. 相同实验条件下短路光电流越大,则甲基红降解速率越高. 在基底和TiO2薄膜之间夹层SnO2得到组装电极Ti/SnO2/TiO2,进一步提高了光生载流子的分离效率;同时采用电化学阻抗谱(EIS)评价了电极的光催化性能.  相似文献   

10.
利用水热法制备一维TiO2纳米棒阵列,并采用化学浴沉积法(CBD)结合自组装技术在TiO2纳米棒上敏化Bi2S3量子点,形成TiO2/Bi2S3复合纳米棒阵列。系统研究了复合结构的表面形貌、晶体结构、光学及光电性能。结果表明:在修饰有三氨丙基三乙氧基硅烷自组装单分子膜(APTS-SAMs)的TiO2纳米棒表面形成一层致密的Bi2S3量子点敏化层,这一技术的关键是含-NH2末端的APTS-SAMs可有效促进Bi2S3的异相成核作用;Bi2S3的沉积时间对复合结构的光吸收及光电响应性能有决定性的影响,薄膜的光电流随着沉积时间呈先增加后减小的趋势,在沉积时间为20min时,光电流密度最大。这是因为随着沉积时间的增加,TiO2纳米棒表面Bi2S3量子点密度增大,光吸收增加;而当沉积时间进一步延长时,Bi2S3在TiO2纳米棒表面的大量负载而形成堆积和团聚,导致表面缺陷增多,光生电子复合几率增大,从而使光电流密度减小。  相似文献   

11.
A nano-Au modified TiO2 electrode was prepared via the oxidation of Ti sheet in flame and subsequent modification with gold nanoparticles. The results of SEM and TEM measurements show that the Au nanoparticles are well dispersed on TiO2 surface. A near 2-fold enhancement in photocurrent was achieved upon the modification with Au nanoparticles. From the results of photocurrent and electrochemical impedance experiments it was found that the flatband potential of nano-Au/TiO2 electrode negatively shifted about 100 mV in 0.5 mol/L Na2SO4 solutions compared with that of bare TiO2 electrode. The improvement of photoelectrochemical performance was explained by the inhibition for charge recombination of photo-induced electrons and holes, and the promotion for interracial charge-transfer kinetics at nano-Au/TiO2 composite film. Such nanometal-semiconductor composite films have the potential application in improving the performance of photoelectrochemical solar cells.  相似文献   

12.
Mesoporous TiO2 nanocrystalline film was formed on fluorine‐doped tin oxide electrode (TiO2/FTO) and gold nanoparticles (NPs) of different sizes were loaded onto the surface with the loading amount kept constant (Au/TiO2/FTO). Visible‐light irradiation (λ>430 nm) of the Au/TiO2/FTO photoanode in a photoelectrochemical cell with the structure of photoanode|0.1 m NaClO4 aqueous solution|Ag/AgCl (reference electrode)|glassy carbon (cathode) leads to the oxidation of water to oxygen (O2). We show that the visible‐light activity of the Au/TiO2/FTO anode increases with a decrease in Au particle size (d) at 2.9≤d≤11.9 nm due to the enhancement of the charge separation and increasing photoelectrocatalytic activity.  相似文献   

13.
Underpotential photodeposition of Pb yields an ultrathin shell layer on the Au(111) surface of Au nanoparticle(NP)‐loaded TiO2 (Au/TiO2) with heteroepitaxial nanojunctions. The localized surface plasmon resonance of Au/TiO2 undergoes no damping with the Pb‐shell formation, and the Pb shell offers resistance to aerobic oxidation. Mesoporous films comprising the Au(core)–Pb(shell) NP‐loaded TiO2 and unmodified Au/TiO2 were formed on fluorine‐doped tin oxide (FTO) electrode. Using them as the photoanode, photoelectrochemical cells were fabricated, and the photocurrent was measured under illumination of simulated sunlight. The photocurrent for water splitting is dramatically enhanced by the Pb‐shell formation. The photoelectrochemical measurements of the hot‐electron lifetime and density functional theory calculations for model clusters indicate that the Pb‐shell effect originates from the charge separation enhancement.  相似文献   

14.
以碱-水热法在金属Ti片上原位生长了TiO2纳米结构(纳米花和纳米线)薄膜,并采用低温静电自组装方法将超细贵金属(金、铂、钯)纳米颗粒均匀沉积于多孔TiO2薄膜上.负载于Ti片上的贵金属/TiO2纳米结构薄膜具有一体化结构、多孔架构和高光催化活性.超高分辨率场发射扫描电子显微镜(FESEM)直接观察表明贵金属纳米颗粒在TiO2表面分布均匀,且颗粒之间相互分离,金、铂、钯纳米颗粒的平均粒径分别约为4.0、2.0和10.0nm.俄歇电子能谱(AES)纵深成分分析表明贵金属不仅沉积于薄膜表面,且大量分布于TiO2纳米结构薄膜内部,其深度超过580 nm.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,经300°C下在空气中热处理后,纳米金仍保持金属态,纳米铂部分被氧化成PtOabs,而钯粒子则完全被氧化成氧化钯(PdO).以低温静电自组装法沉积贵金属,贵金属负载量可通过调节组装时间与溶胶pH值来控制.光催化降解甲基橙的结果表明,沉积的纳米金和铂能显著增加TiO2纳米结构薄膜的光催化活性,说明金和铂粒子可促进光生载流子的分离;但负载的PdO对TiO2薄膜的光催化性能增强几乎无作用.  相似文献   

15.
应用电化学阳极氧化法在纯Ti基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列,考察了Ti/TiO2光阳极的光电化学响应.以苯酚溶液为目标污染物,研究Ti/TiO2电极的光电催化性能,并与光催化性能进行比较.结果表明,该电极光电催化性能优于光催化性能.施加0.6 V电压时,光电催化性能最好.电化学阻抗谱分析显示,光电催化和光催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.  相似文献   

16.
Titania nanocomposite films were fabricated by spin-coating from sol-gel derived pastes of TiO2 powder in titanium isopropoxide sol. The thin films were characterized for structural, optical and hydrophilic properties and evaluated as electrodes in a photoelectrochemical cell. Addition of TiO2 powder increased film thickness, reduced transmittance, water contact angle and electrochemical impedance, and promoted photocurrent generation. Increasing Triton X-100 surfactant loading in the composite slurry influenced film texture and transmittance, and the resultant films exhibited a lower photocurrent yield but were more hydrophilic to favor charge transfer at the electrode/electrolyte interface. The aggregation of TiO2 particles of different sizes in the composite film facilitates light-scattering and electron transport to enhance quantum efficiency. The addition of Triton X-100 surfactant influences the distribution of scattering centers to increase transparency.  相似文献   

17.
The electrical explosion of wires was used to prepare titanium dioxide nanopowders alloyed with silver nanoparticles. The photoelectrochemical properties and electronic structure of these materials were studied. The quantum yield for the photoelectrochemical current η and the flat band potential E fb for TiO2/Ag films were found to be proportional to the content of the Ag0 phase on the electrode surface.  相似文献   

18.
Ideal solar‐to‐fuel photocatalysts must effectively harvest sunlight to generate significant quantities of long‐lived charge carriers necessary for chemical reactions. Here we demonstrate the merits of augmenting traditional photoelectrochemical cells with plasmonic nanoparticles to satisfy these daunting photocatalytic requirements. Electrochemical techniques were employed to elucidate the mechanics of plasmon‐mediated electron transfer within Au/TiO2 heterostructures under visible‐light (λ>515 nm) irradiation in solution. Significantly, we discovered that these transferred electrons displayed excited‐state lifetimes two orders of magnitude longer than those of electrons photogenerated directly within TiO2 via UV excitation. These long‐lived electrons further enable visible‐light‐driven H2 evolution from water, heralding a new photocatalytic paradigm for solar energy conversion.  相似文献   

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