阳极氧化制备新颖的TiO2多孔纳米结构膜及其形成机理与应用

摘要：

采用两步阳极氧化法在钛箔片上制备了TiO2多孔薄膜,随着阳极氧化的进行,Ti片表面依次出现上下双层纳米多孔结构、内外双层(芯壳)纳米管阵列结构和单层纳米管阵列结构等典型形貌,结合不同时间段的阳极氧化膜的表面形貌、晶体结构、X射线光电子能谱、电流密度随时间变化曲线等,分析了随着氧化进行钛片表面多孔TiO2纳米膜典型形貌可能的形成机理,上下双层结构纳米多孔膜可能是因为纳米孔孔径强烈依赖于电流密度,而起始阶段的电流密度大小指数下降导致出现上层大孔下层小孔的双层结构;内外双层结构纳米多孔膜的形态可能来自于氧化钛纳米多孔膜从内至外由成分和可溶性不同的氧化钛构成导致;随着氧化进行,内层可溶性大的氧化钛结构逐渐溶解,形成的常见的TiO2纳米管阵列结构.将阳极氧化得到的稳定的TiO2纳米管薄膜作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池,研究了其光电性能.基于未经修饰处理的TiO2纳米管阵列光阳极,其组装电池的能量转换效率(η)可达5.88％,将TiO2纳米管阵列光阳极进一步采用常用的TiCl4溶胶处理后,其效率提高到8.47％,在能源转化方面展现了较好的应用前景.

关键词：二氧化钛、阳极氧化、纳米多孔膜、形成机理、染料敏化太阳能电池

所属期刊栏目：47

分类号：O64;TS9

资助基金：国家自然科学基金11374090;湖北省自然科学基金2015CFB293

在线出版日期：2017-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：727-737