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Ⅰ二氧化钛反蛋白石薄膜的制备及其性能研究Ⅱ多孔二氧化钛与PLZT复合薄膜的制备

李文甫  
【摘要】:在众多的半导体纳米材料中,纳米TiO_2因其具有独特的光电化学性能、优异的热稳定性、生物惰性、无毒无害及制备简便等,在光电化学等领域已经取得了广泛的关注和应用。但是,由于TiO_2本身禁带宽,产生的电子-空穴对不仅极易复合而且寿命较短,光响应范围较窄,使其光电化学活性受到了一定的限制,且利用的光谱范围受到一定的限制。近年来,光子晶体结构的二氧化钛电极受到很大的关注,有报道称这种结构能够将二氧化钛材料对光的吸收拓展的可见光范围,提高光的吸收效率。而且这种多孔结构增大了二氧化钛的表面积,有利于提高效率。基于此本论文研究制备了光子晶体结构的二氧化钛,并对其形貌和性能进行了表征。 本文用模板法制备了二氧化钛蛋白石结构(即光子晶体结构),并对其性能做了检测。首先,用无皂乳液聚合法制备了单分散的聚苯乙烯(PS)小球,粒子直径在200-250nm之间。通过垂直沉积法自组装了蛋白石结构的PS薄膜,根据PS小球直径不同,薄膜的颜色有红色,绿色,蓝色等。其次制备反蛋白石结构时使用了不同的溶胶,比较了它们对反蛋白石结构填充度的影响,得到了既具有良好微观结构又有明显宏观光学响应的反蛋白石结构的薄膜,SEM照片表明薄膜的孔结构是FCC排列,小孔的直径190-230nm,与正模板相比收缩了15%左右。最后对薄膜的电化学性能进行了测试,当烧结温度在550℃时,薄膜在0.5V偏压下获得的光电流为3.1 mA/cm_2,光电转换效率0.728%。 此外我们希望制备出一种锆钛酸铅镧(PLZT)和二氧化钛的复合薄膜,通过锆钛酸铅镧的自发极化,在二氧化钛薄膜表面施加一个偏压,增加电子空穴的分离效率。基于此我们对锆钛酸铅镧与二氧化钛的复合做了一些探索。首先制备了PLZT,PT溶胶,利用旋涂法制备出薄膜,并根据XRD图分析了不同温度下二氧化钛,PLZT,PT的晶相,由此确定了复合薄膜的热处理工艺。最后对热处理后复合薄膜的表面形貌和极化性能做了SEM和电滞回线测试,得到了具有一定极化性能的复合薄膜。


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