【摘要】：ZnO作為一種重要的Ⅱ-Ⅵ半導(dǎo)體材料已被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域:光催化處理污水,氣敏傳感器,壓電器件,太陽能電池,生物工程等。ZnO是一種直接帶隙的寬禁帶氧化物半導(dǎo)體(Eg=3.37eV),具有獨特的電、光以及電化學(xué)性能。在本文的研究中,采用水熱法制備了形貌可控的ZnO微納材料,詳細(xì)開展了 ZnO微納結(jié)構(gòu)的物性表征,并將其應(yīng)用于光催化劑、氣敏傳感器及其染料太陽能電池散射層中,具體內(nèi)容如下:1.采用水熱法我們成功的合成了分層多孔的ZnO微米球。該多層的ZnO超結(jié)構(gòu)是由具有許多孔洞的納米片相互連接而成的纖鋅礦結(jié)構(gòu)。我們通過PL光譜,XPS以及EPR對其進行表征,測試結(jié)果表明,樣品中的鋅元素的主要價態(tài)為+2價,并且沒有0價的鋅存在,而且ZnO表面的Zn元素和O元素的濃度比大約為1.11,據(jù)此我們推測出我們所制備的多層花狀ZnO微米球的表面主要缺陷來自于氧空位(Vo)和氧間隙(Oi)。2.利用簡單的油浴、水熱法成功的合成了負(fù)載Au納米顆粒的多層花狀ZnO微米球和未負(fù)載Au納米顆粒的ZnO微米球。并對這兩種材料進行了光催化降解活性和氣敏傳感器性能的測試。通過對羅丹明B的光催化降解測試我們發(fā)現(xiàn)負(fù)載Au納米顆粒后ZnO微米球的降解速率由0.43/min提高到了 1.76/min。此外,Au納米顆粒功能化的ZnO微米球展現(xiàn)出了更加優(yōu)越的氣敏傳感性能,其性能比未負(fù)載Au納米顆粒的ZnO性能提高3倍。尤其是對酞酸二丁酯的檢測達到了 1ppb量級。3.采用無模板水熱法一步合成了多殼層的ZnO微米球,將這種材料應(yīng)用到染料敏化太陽能電池散射層(DSSCs),這種獨特結(jié)構(gòu)的核殼微米球既可以增加入射光的散射又能增加染料分子的負(fù)載量,其中三殼層ZnO的PCE達到了 7.66%,相對于雙殼層ZnO的5.78%,能量轉(zhuǎn)換效率增加了接近三分之一。而其PCE性能增強的原因主要由于:多孔的外殼有利于光的吸收,光照射在樣品的表面,通過介孔進入樣品內(nèi)部的核殼中,并經(jīng)過多次的散射,使得樣品能夠吸收更多的入射光;粗糙的介孔表面有利于吸附大量的染料分子,從而提高對光子能量的吸收效率。我們的研究表明通過這種特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計來增加光的吸收和散射,是增強材料光電性能有效途徑之一。這也可能會提供一種新的研究思路來獲得高光電轉(zhuǎn)化效率的DSSCs。
[Abstract]:As an important type of 鈪，

本文編號：2203753