偏压控制Cu2O和Cu在TiO2表面生长和光电化学性质及研究.pdf

CuO Cu TiO 偏压控制 2 和 在 2表面的生长及其光电化学性质研究 中文摘要 偏压控制CuO和Cu在TiO 表面的生长 2 2 及其光电化学性质研究 中文摘要 TiO 二氧化钛 （ ）具有良好的光敏、气敏、压敏、化学稳定性，高的折射率 （锐2 2.5 2.7 钛矿为 ，金红石为 ）和介电常数，优越的太阳能转换和光催化等性能，是太阳 能电池、光子晶体、光催化、气体传感器、电致变色和自清洁材料等领域被广泛研究 的材料之一。但是TiO2材料的光生载流子的分离效率较低，同时对太阳光的可见光 CuO / Cu CuO / 利用率较低，因而限制了其实际应用。本论文利用 2 和或 颗粒以及 2 和 或Co-Pi颗粒修饰TiO2平整表面来提高TiO2样品的光电化学性质，同时研究了担载 颗粒在TiO2表面的生长特性及其微观结构和形貌等的变化。 1 TiO/Ti Cu2+ （）基于 2 电极在含 溶液中的循环伏安图，调节电化学沉积时的沉 TiO CuO / Cu X- 积电压，我们在 2平整表面制备出 2 和或 颗粒。通过扫描电镜、 射线衍 X- CuO Cu CuO TiO 射和 射线光电子能谱表征，发现 2 和 有不同的生长机制： 2 颗粒在 2 Cu 表面分散结晶，而 颗粒是在已生长的颗粒上成核，从而形成堆积颗粒结构。这是 由于在CuO/TiO2 2界面和Cu/TiO2界面形成不同的能带结构，使得电子的转移方式不 TiO CuO/TiO Cu/TiO 同。与纯 2光阳极比较，可以观察到 2 2和 2异质结构的光电流均有 CuO Cu TiO 显著增强。特别地，存在一个电压区间使得 2 和 同时生长在 2表面，此时 对应的光电流比较稳定并且能达到最大。紫外 可见漫反射光谱、电化学阻抗谱和光- - CuO Cu Cu/TiO 电流 电压特性曲线均显示， 2 和 明显有助于光的可见光吸收，同时 2 在光电转换过程中显示更宽波段的可见光利用率。此外，开路电压的增加、电极 电/ 解质界面上载流子的快速迁移也增强了材料的光电化学性质。 2 Ti TiO （）用阳极氧化法在 基片上制备出 2 薄膜，然后通过电化学沉积法将 Co-Pi CuO TiO X- 和 2 沉积在 2薄膜表面。通过扫描电镜、 射线衍射和光电化学性质测 试，发现TiO2薄膜表面先沉积Co-Pi能够有效阻止CuO2 颗粒堆积，光电流显著提高。 I CuO Cu TiO 中文摘要 偏压控制 2 和 在 2表面的生长及其光电化学性质研究 CuO Co-Pi CuO Cu 而先沉积 2 ，后沉积 ，则会使 2 还原为 ，同时形貌发生改变。特别 300 Co-Pi CuO 0 Ag/AgCl 100mW/cm2 地，沉积 秒 后再沉积 2 颗粒，在 偏压（相对于 ）和 照射下能得到200?A·cm-2 的最大光电流。 CuO Cu Co-Pi TiO 关键词： 2 ； ； ；电化学沉积；光电化学性质； 薄膜2 作 者：姜春香 指导教师：沈明荣 II CuO Cu TiO Abstract 偏压控制 2 和 在 2表面的生长及其光电化学性质研究 Abstract Titanium dioxid TiO has goodphoto-, gas-, andpressure-sensitiv properties and2 chemicalstability,highrefractiv index anatas 2.5,rutil 2.7 andhighdielectricconstant. Besides, it also has excellent solar energy conversion and photocatalytic properties. So TiO is on of th widely investigated materials for solar cells, photonic crystals, 2 photocatalysis, gas sensors,electrochromicandself-cleaningdevices.Th major obstacles to their effectiv utilization li in poor photo-generated charg separation and inefficient us ofsunlight.Inthisthesis,w improv th photoelectrochemicalpropertiesofTiO film2 b