cztstio2纳米管复合结构的制备及性能研究word格式论文.docxVIP

承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要TiO2 纳米管通过离子掺杂、贵金属沉积、窄禁带半导体负载等改性之后，在光解水制氢、光催化降解、太阳能电池等领域表现出更加优异的性能。Cu2ZnSnS4（CZTS）由于其原料在地壳中储量丰富、光学吸收系数高等优势，广泛用于太阳能电池的吸收材料。本文在阳极氧化TiO2 纳米管阵列晶化过程的研究基础上，首次通过水热、乙醇溶剂热的方法成功制备了CZTS/TiO2 纳米管复合结构，并对其形貌、结构、光电性能进行了研究。本文首先通过对所制备的非晶态阳极氧化TiO2纳米管阵列进行热处理、水泡、水热以及蒸气热等晶化处理，系统考察了各种晶化方式特别是低温晶化过程对纳米管阵列形貌、结构及其组装的染料敏化太阳能电池（DSSC）性能的影响。研究结果表明：不同温度下热处理，可获得不同晶型的TiO2 纳米管阵列；水泡处理受水在纳米尺度的管中流动行为的影响，只能在管阵列的管口处获得部分晶化；水热处理可获得锐钛矿相TiO2，但管结构会转变为颗粒，其组装的DSSC 可获得最佳的性能；蒸气热处理在促进TiO2 纳米管阵列晶化的同时可保留其管状形貌。其次，通过一步水热、乙醇溶剂热的方法在非晶态的TiO2纳米管阵列基础上，成功合成了CZTS/晶态TiO2 纳米管复合结构。研究表明，两种溶剂体系下，前驱液浓度较低或反应时间较短时，制备的CZTS/TiO2 纳米管复合结构中容易出现杂相CuS，这会大大降低试样的光电化学性能。最后，通过水热、乙醇溶剂热的方法在不同晶化处理的TiO2 纳米管阵列基础上，合成了形貌不同的CZTS/TiO2 纳米管复合结构。研究表明，在水热体系中，蒸气热晶化的试样保留了管阵列结构，负载的CZTS呈颗粒状堆积在TiO2 纳米管表面，并且保持了管阵列的中空结构。这种形貌具有较大的比表面积，因此在三电极体系下获得了较高的光电化学性能；在乙醇溶剂热体系中，热处理晶化的试样，纳米管阵列上端的CZTS以“树叶”形式在表面展开，有利于管内填充的CZTS 对太阳光的吸收，最终获得了较高的的光电流密度。关键词：TiO2 纳米管阵列，阳极氧化，晶化处理，CZTS/TiO2 纳米管复合结构，光电化学性能，染料敏化太阳能电池ABSTRACTTiO2nanotubearrayfilmshavebeenextensivelyusedinapplicationsofgassensor, photocatalysisandsolarcells,ect.ThepropertiesofTiO2 nanotubearrayscanbeimprovedviaions doping,noblemetaldepositing,narrow-bandsemiconductorloading.Recently,p-typesemiconductor ofCu2ZnSnS4(CZTS),usedasanabsorberlayersinthinfilmsolarcells,isattractingimmense interest,withtheadvantagesofabundantelement,lowcostandhighopticalabsorptioncoefficient.In thisthesis,itisthefirsttimethataseriesofCZTS/TiO2nanotubecompositeswerefabricatedvia hydrothermalorethanol-mediated solvothermaltreatment,basedonthecrystallizationofamorphous TiO2nanotubearrayspreparedbyanodization.Themorphology,microstructuresand photoelectrochemical properties ofas-prepared composites weresubsequently investigated.Firstly,thecrystallizationofamorphousTiO2nanotubearrayswasachievedbystrategiesof calcination,watersoaking,hydrotherm