氧化铁基异质结构纳米材料的制备及光电性质研究

【摘要】： 光电功能材料铁基氧化物及其复合物,具有较好的光电性质,可以应用到光催化、太阳电池及光电子器件等领域。它们优异的光电活性是与光生电荷的迁移行为密切相关的。因此,研究材料的微观的光生电荷载流子的行为特性对于其在光电领域的应用是十分必要的。本论文的工作主要是探讨了光电材料的光生电荷行为特性所表现出来的光电性质与光电活性的关系。首先利用表面光电压技术、Kelvin探针技术及瞬态光电压技术研究了一维有序的α-Fe_2O_3纳米棒阵列结构区别于体相α-Fe_2O_3的特殊的光电性质,证明了α-Fe_2O_3纳米棒阵列结构的量子尺寸效应。然后在这种阵列结构的基础上,与TiO_2构筑成具有异质界面的FTO/TiO_2/Fe_2O_3复合材料电极结构,比较了复合材料电极与单层α-Fe_2O_3纳米棒阵列电极的光电催化活性,测试结果表明复合材料料电极具有较好的光电催化降解染料的活性,同时探讨了复合材料电极相对于单层薄膜电极光生电荷运动行为的变化。最后,设计制备了α-Fe_2O_3纳米粒子包覆锐钛矿型TiO_2微米棒的异质结构复合物粉体,测试了其可见光催化降解有机染料的活性,说明了异质结构复合物优于单独的α-Fe_2O_3和TiO_2微米棒的光催化活性,并利用表面光伏技术证明了材料的光电活性与其本身的光电压性质的内在关系。