TiO2光催化活性向可见光区拓展的研究进展3
童海霞,陈启元,胡慧萍,尹周澜,李 洁
(中南大学化学化工学院,湖南长沙410083)
摘 要: TiO2光催化剂可用于光分解有机污染物,组装太阳能电池,光分解水制氢气或氧气等领域。本文对可见光响应的TiO2光催化剂国内外研究进行了综述,概述了采用敏化,掺杂等方法可使二氧化钛光催化活性从紫外光区拓展到可见光区,并对未来的研究方向进行了展望。
关键词: TiO2;光催化;可见光;综述
中图分类号: O643.32文献标识码:A 文章编号:100129731(2005)0921307205
1 引 言
二氧化钛光催化剂具有活性高,稳定性好,禁带宽等特性,是一类重要的光催化剂。在光分解有机污染物,组装太阳能电池,光解水制氢气和氧气等领域都有广阔的应用前景。二氧化钛光催化剂的能隙为约3.0 eV,导致二氧化钛的最大吸收波长处于紫外光区,特别地,近年来发展的高活性纳米TiO2光催化剂,由于量子尺寸效应而导致其光吸收带进一步蓝移[1]。然而,由于辐射到地表的太阳能集中在460～500nm波长范围,紫外光占太阳光总能量的不到5%[2],因此,研究如何使二氧化钛的光催化活性向可见光区拓展,从而高效地利用太阳光进行光催化反应,具有重要的意义。本文对TiO2光催化活性向可见光区拓展的国内外研究工作进行了综述,并对今后的研究方向进行了展望。
2 TiO2光催化活性向可见光区拓展的主要方法
2.1 掺杂的方法
半导体TiO2经掺杂后,在其价带顶或导带底附近产生新的“杂质能级”,可使TiO2光催化剂对光的吸收发生红移。因此,人们期望采用掺杂的方法,拓展TiO2的光催化活性对可见光响应。在这一方面,已有大量的研究报道。
Choi[3]等系统研究了包括Ru3+、Fe3+、Cd2+、Pt2+、W6+、Mo5+、Cu2+、V5+、Pb2+、Rh3+、La3+、Ce4+、Cr6+等在内的21种金属离子对胶体TiO2的效果。讨论了掺杂离子种类、浓度和分散度,掺杂离子d 电子构型,在材料中的电位及光照强度等多种因素对TiO2光催化活性的影响,但未涉及可见光响应方面的内容。
Teruhisa Ohno等[4]合成了掺杂Ru3+的TiO2光催化剂,以Fe3+为电子接受体,光氧化水制氧气。考察了掺杂Ru3+的TiO2光催化剂对可见光的吸收和响应的效果,可见光的吸收强度与掺杂Ru3+的浓度和煅烧温度的关系。结果表明,掺Ru3+的TiO2粉末在可见光区出现强的吸收,其吸收强度随光源波长的增大而减弱,对可见光的吸收可拓展到700nm;随着Ru3+的浓度增大而对可见光的吸收增强;当粉末在600℃煅烧,则在可见光区吸收很弱而温度高于1000℃时则变强,但高于1200℃时,可能因为温度升高TiO2表面积减少而导致活性降低。以500W Xe灯为光源,滤除波长<440nm的光,用掺杂Ru3+(0.007%(质量分数))的TiO2光催化剂100mg和50ml含Fe3+8mmol/ L的Fe(NO3)3水溶液持续照射16h,其中煅烧温度为1200℃的掺杂Ru3+(0.007%(质量分数))的TiO2光催化剂的产氧效果最佳,产氧速率为12.5μmol/50ml 水/16h。
J. A.Wang等[5]于2001年通过计算机模拟与结构表征相结合,研究了铁的掺杂量、煅烧温度对钛阳离子缺陷的形成,TiO2不同晶型间转变与固相反应机理的影响。从理论上说明了TiO2中掺杂铁有利于提高光催化效果,但未进行光催化实验。
Sarah Klo sek等[6]以透明多孔硼硅酸盐玻璃PV G为载体,制备了掺钒的TiO2光催化材料,并将制得的光催化材料进行了光解乙醇实验,考察了在300W Xe灯辐照下,不同催化材料的光吸收性能与光催化性能,用13C2NMR法对光解乙醇的产物进行了表征,结果表明,乙醇的主要光解产物为二氧化碳,伴随少量的乙醛,甲酸和一氧化碳产生;采用不同方法制得了V/TiO2/PV G和TiO2/V/PV G,其最大吸收波长均>400nm,且前者对可见光的吸收波长范围比后者宽。在350～450nm的光辐照下,TiO2/V/PV G的光催化活性比V/TiO2/PV G的高。
张金龙等[8]采用离子注入法制备了掺钒的纳米TiO2光催化剂,进行了丙炔C H3C C H水解反应。以高压汞灯或太阳光为光源,考察了掺杂纳米TiO2的光催化活性,探讨了掺杂钒离子的浓度与纳米TiO2吸
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童海霞等:TiO2光催化活性向可见光区拓展的研究进展
3基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2002AA327140)
收到初稿日期:2004212206收到修改稿日期:2005204202通讯作者:童海霞
作者简介:童海霞 (1975-),女,湖南涟源人,在读硕士,现就读于中南大学化学化工学院物理化学研究所,师承陈启元教授,主要从事无机功能材料研究。
收可见光性能的关系。结果表明,在波长>450nm的可见光照射下,未掺杂TiO2光催化剂没有使丙炔水解;而掺杂了钒的TiO2光催化剂却能使丙炔水解,并释放出C H4和C3H6;随着掺杂钒离子浓度增大,光催化剂的吸收波长向400～500nm的可见光区红移; TiO2粒径越大,最大吸收峰红移越明显。但没有对粒径较大的掺杂TiO2光催化剂进行可见光下催化性能实验。
孙晓君等[9]制备了不同Pb离子浓度掺杂的TiO2光催化剂,选用1000W的XD100023型氙灯为模拟太阳光的光源,对苯酚进行了光解实验,研究了不同掺杂量Pb的TiO2的光催化活性。结果表明,掺适量Pb 的TiO2光催化剂,其催化活性有一定程度的提高,对可见光有一定程度的响应。以掺Pb量为3%(摩尔分数)的TiO2光催化剂,其光催化活性最佳,即:将800ml浓度为25×10-6g/L的苯酚溶液,用0.4g掺Pb量为3%(摩尔分数)的TiO2做光催化剂,在模拟太阳光下照射105min后,剩余溶液的浓度与其初始浓度的比值约为0.22。
孙晓君等[10]还采用溶胶2凝胶法制备了掺Pt (IV)/TiO2,以1000W氙灯为光源,对苯酚进行了光解实验,研究了此催化剂的光催化活性和对可见光的响应能力。结果表明,掺Pt(IV)的TiO2的光催化活性较高,对可见光的响应波长可以拓展到400～600nm,其中,掺Pt量为3%(摩尔分数)的TiO2光催化剂,其光催化活性最好,即:将800ml浓度为0.27×10-3mol/L的苯酚溶液,用0.4g掺Pt量为3%(摩尔分数)的TiO2作光催化剂,在模拟太阳光下照射2.5h,剩余溶液的浓度与其初始浓度的比值约为0.20。
Teruhisa Ohno等人[11]用Ti的异丙醇盐和硫脲(摩尔比1∶4)溶于500ml乙醇中,所得溶液经搅拌、减压蒸发处理,得到白色粉末,然后将白色粉末于高温下煅烧,制备了掺硫的TiO2光催化剂,对掺硫的TiO2光催化剂进行了光解甲基蓝实验。结果表明,在500℃下煅烧的粉末对可见光具有最强的吸收。在1000W Xe灯辐照下,掺硫的TiO2在紫外区的光催化活性没有纯TiO2的好,但当辐照波长>440nm时,只有掺杂硫元素的TiO2具有光催化活性,此时其分解甲基蓝的最大速率约为0.8mmol/min。
综上所述,通过掺杂的方法,可以拓展TiO2光催化剂对可见光的响应,但光催化效果并不理想,特别是对于光解水制备氢气与氧气的体系。
2.2 添加敏化剂的方法
对宽禁带半导体进行修饰,光敏化是使其吸收可见光的重要方法。光敏化技术是指选取特定有机染料、腐殖酸、多不饱和脂肪酸等能够吸收可见光的敏化剂,与宽禁带半导体材料形成复合物,只要光敏化剂激发态的电势比半导体导带电势更负,就能够使可见光激发产生的电子由敏化剂输运至半导体的导带,从而使材料体系的光响应波长范围拓展至可见光。
在太阳能电池的研究领域,人们认为作为敏化剂必须具备几个基本条件[12]:(1)吸收尽可能多的太阳辐射能;(2)能紧密吸附在二氧化钛表面。大量的实验表明,敏化剂在TiO2表面的吸附类型对光电转换效率有着直接的影响。敏化剂在TiO2表面的多层吸附不利于光催化反应[13],因为只有非常靠近二氧化钛表面的敏化剂分子才能把激发态的电子顺利注入到二氧化钛导带中去,多层敏化剂的存在反而会阻碍电子的输送,导致光电能量转换率下降[12]。提高单层吸附的主要方法是[14]使用高比表面的多孔膜来代替平整膜,提高敏化剂在电极表面的吸附能力;(3)与二氧化钛的能带匹配,且敏化剂的激发态寿命长,以保证其激发态电子能有效注入二氧化钛的导带底;(4)具有长期稳定性,能经得起108次激发2氧化2还原,至少要20年以上。
目前,文献报道的几种常见敏化剂有无机敏化剂、纯有机染料、金属有机配合物和复合敏化剂。下面将一一作介绍。
2.2.1 无机化合物作敏化剂
文献[15]报道半导体材料CdS、CdSe(禁带宽度分别为2.42、1.7eV)等是传统的无机光敏化材料。但是由于此类材料对环境不友好,人们常选用FeS2、RuS2 (禁带宽度分别为0.95、1.8～1.3eV)等作敏化剂,这些材料安全无毒、稳定,在自然界储量丰富,光吸收系数高。但到目前为止,用FeS2、RuS2做敏化剂的效果远比有机敏化剂的差。因此,到目前为止,对无机敏化剂的研究并不多。
2.2.2 含酚羟基的有机化合物与TiO2反应生成新的
配位化合物作敏化剂
据报道,采用含有酚羟基的无色芳香化合物[16～20],如儿茶酚或水杨酸与TiO2粒子反应生成有颜色的配合物。此配位化合物在可见光下有吸收,有望发展成为对可见光响应的一类新型光催化剂。Shigeru Ikeda等人[21]以乙醇作溶剂,用1,1’2联二奈2 2,2’2二酚(bn(O H)2)与负载Pt2%(质量分数)的TiO2反应,合成了一种配位化合物,在三乙醇胺的水溶液中(p H约为11),以bn(O H)2处理后的负载Pt 0.5%(质量分数)的TiO2为光催化剂,考察了4种不同波长范围的可见光与体系产氢速率的关系,Pt的负载量与TiO2光催化活性的关系。结果表明,在300W 氙灯辐照下,当发射光波长>430nm时,用未经bn (O H)2处理的负载Pt1%(质量分数)的TiO2光催化体系不能放出氢气,而用bn(O H)2处理过的却能放出氢气。采用4种不同波长范围的可见光照射,产氢速率由大到小的顺序为:波长为430nm以上的光>波长为490nm以上的光>波长为540nm以上的光,而用> 580nm的光照射则没有氢气放出;Pt的负载量以
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0.1%(质量分数)时,产氢效果最佳,产氢速率约为1.7μmol/h,光子效率约为0.02%。
2.2.3 纯有机染料作敏化剂
张莉等[22]合成了五甲川菁,制备了五甲川菁(penta met hyl cyanine)敏化纳米晶二氧化钛电极和未敏化的纳米晶TiO2电极。以200W氙灯为光源,考察了五甲川菁在TiO2纳米多孔膜上的光谱行为和敏化电极的光电转换性能,从能量匹配的角度讨论了五甲川菁敏化TiO2的机理。结果表明,五甲川菁能有效地吸附在电极表面,使敏化的TiO2电极对550～700nm 可见光有较强的吸收与良好的光响应性能;敏化电极的饱和光电流值比未敏化电极的光电流大一个数量级。
F.G.Gao[23]等制备了类胡萝卜素(8’2apo2β2caro2 ten28’2oic acid)敏化TiO2太阳能电池,以250W氙灯作光源,考察了类胡萝卜素的光谱性质、类胡萝卜素在TiO2表面的吸附机理、敏化TiO2电极的光电性能。结果表明,类胡萝卜素在可见光区的最大吸收峰出现在456nm处,而类胡萝卜素敏化的TiO2对可见光的最大吸收峰出现在426nm处。其原因是类胡萝卜素在TiO2表面发生化学吸附生成了配合物,即类胡萝卜素末端的羧酸基与TiO2形成了共价键,从而克服了由于类胡萝卜素单线激发态寿命太短,电子注入难的动力学障碍,将光电转换效率由类胡萝卜素7’2apo27’2 (42carboxyp henyl)2β2carotene敏化TiO2的低于0.4%提高到34%。
G.P.Smestad等[24]从黑莓、石榴等植物果实中提取花青素,用花青素敏化TiO2,制备了花青素敏化太阳能电池。探讨了花青素在TiO2上的吸附机理,测定了太阳光直接照射下,花青素敏化TiO2太阳能电池的性能。结果表明,花青素在TiO2表面发生化学吸附生成了配合物。在太阳光直接照射下,花青素敏化TiO2太阳能电池产生的断路光电压约为0.3～0.5V,短路光电流为1～2mA/cm2,但未报道具体的光电转换效率值。
Alfredo Olea等[25]从黑莓中提取花青素,用花青素敏化TiO2,制备了敏化太阳能电池。考察了在模拟太阳光照射下,黑莓中花青素的浓度大小、TiO2电极在花青素中浸泡时间长短对敏化电池光电性能的影响。结果表明,与未敏化的TiO2电极相比,花青素敏化TiO2电极的光敏性有明显提高,花青素的浓度越大,电池对可见光的吸收强度越大,TiO2电极在花青素中浸泡时间越长,敏化效果越好。
K.Tennakone等[26]从红色檀香中提取紫檀色素,用紫檀色素敏化TiO2,制备了三明治型(n2TiO2紫檀色素/p2CuI或CuCNS)敏化TiO2太阳能电池。分别考察了紫檀色素与敏化TiO2电极的光谱性质、敏化电池的光电转换性能。结果表明,紫檀色素在TiO2表面发生了化学吸附,生成非常稳定的配合物,将敏化电极在空气中加热到150℃长达几小时,敏化剂不会脱落。紫檀色素在中性环境中对可见光的最大吸收峰出现在470nm处,且p H值升高,紫檀色素对可见光的吸收发生红移,紫檀色素敏化TiO2电极对可见光的吸收峰在535nm处,在800W/m2模拟太阳光照射下电池的短路光电流约为6mA/cm2,光电压约为0.45V。但由于其能量转换效率低,约为1.8%,故此装置实用性不大。此类染料还有氧杂蒽类染料[27]等。
总的说来,纯有机染料种类繁多,吸光系数高,成本低,一般都在TiO2表面发生化学吸附生成配合物,使用纯有机染料还能节约金属资源。但与金属有机化合物敏化剂相比,纯有机染料敏化太阳能电池的光电转换效率和能量转换率均低得多。
2.2.4 金属有机化合物作敏化剂
在敏化二氧化钛太阳能电池的研究中,人们普遍认为[14],作为敏化剂的金属有机化合物均含有与二氧化钛表面结合的—COO H、—O H、—SO3H、—PO3H2等基团,此类敏化剂在TiO2表面有良好的吸附性,不易脱落,因而具有良好的光敏化效果。以羧酸多吡啶钌敏化剂为例[14]与二氧化钛表面的作用机理可能为:
二氧化钛表面的羟基与羧酸多吡啶钌发生了酯化反应
常见的金属有机化合物敏化剂有羧酸多吡啶钌和磷酸多吡啶钌。
(1) 羧酸多吡啶钌等金属有机化合物作敏化剂
这类金属有机化合物,具有特殊的化学稳定性,突出的氧化还原性质和良好的激发态反应活性,激发态寿命长,发光性能好,对能量传输和电子传输都具有很强的光敏化作用。但在p H>5的水溶液中,羧酸多吡啶钌易从二氧化钛表面脱附[28]。
Islam等[29]综述了多吡啶钌敏化剂的分子设计方法,以提高多吡啶钌敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池的光电转换效率。在多吡啶钌中通过引入具有低π3分子轨道的配体或引入对金属的t2g轨道具有扰动作用的强给电子配体,可以将敏化剂对光的吸收调节到较低的能量范围。在多吡啶钌中引入两个二亚胺配体,可以调节多吡啶钌的L UMO轨道能级,使多吡啶钌对光吸收的波长可拓展到700nm。通过改变配体的性质,也可以调整敏化剂HOMO轨道的能级,使敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池对近红外光产生响
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应[30～33]。另外,增加与TiO2表面作用的敏化剂中的基团数目,也可提高多吡啶钌敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池的光电转换效率。
N.G.Park等[13]在煅烧温度为100、300和500℃下分别制得了不同粒径、不同晶型的纳米二氧化钛,选用Ru[LL’(SNC)2](其中:L=2,2’2联吡啶24,4’2二羧酸;L’=2,2’2联吡啶24,4’2双四氢丁基过羧酸酯)作敏化剂,组装了敏化纳米晶TiO2太阳能电池,以1000W硫灯(类似于AM1.5模拟太阳光)作为光源,研究了不同煅烧温度下所制得的TiO2与敏化太阳能电池光电性能的关系。结果表明,煅烧温度为500℃制得的纳米TiO2以金红石为主,其敏化太阳能电池对可见光的响应效果最好,电池的短路光电流为8.7mA/ cm2,光电压为0.671V,单色光电转换效率达到50%。这可能是由于随着煅烧温度升高,TiO2表面的水分子减少,TiO2表面可以腾出更多的空间吸附更多的敏化剂分子,从而提高敏化太阳能电池的光响应效果。
Supachai Ngamsinlapasat hian等[34]将原钛酸酯(简写为TIP T)用有机模板剂乙酰丙酮(简写为ACA)处理得到TiO2溶胶,再用氯化月桂铵(简写为L A HC)溶解,在40℃下搅拌24h得到黄色透明溶胶,将溶胶密封,并于80℃下静置5天,得到凝胶,凝胶用22丙醇洗去LA HC,制得锐态矿型纳米管二氧化钛(简写为TiN T)。对商用羧酸吡啶钌(商品名为N3)进行了在二氧化钛表面的吸附/脱附实验;用N3为敏化剂,分别以TiN T、商用二氧化钛P25及二者的混合物为光催化剂,组装成相应的敏化纳米晶TiO2太阳能电池,以AM1.5(100mW/cm2)模拟太阳光的辐照光源,考察了相应太阳能电池的光电转换性能。结果表明, N3在二氧化钛表面的吸附为化学吸附。当N3的吸附量为5×10-8mol/cm2时,以TiN T为光催化剂的敏化纳米晶TiO2电极的光电流比以P25为光催化剂的高30%,当N3的吸附量为1×10-7mol/cm2时,前者的光电流比后者高出27%。
T.Stergiopoulos等[35]考察了商用有机钌N3和两种新型染料Ru(dcmpp)(debpy)Cl(PF6)(简写为Ru2Cl)和Ru(dcmpp)(debpy)NCS(PF6)(简写为Ru2 NCS)的光谱性质和在二氧化钛表面的化学吸附性能,分别以这3种有机钌作敏化剂,组装了3种纳米晶TiO2太阳能电池,研究了相应太阳能电池的光电性能。结果表明,这3种敏化剂对可见光均有良好的吸收,吸收波长拓展到700nm以上;在整个太阳光波长范围内,N3敏化电极对光的吸收强度最大。敏化剂与TiO2表面的羟基形成了强的、类似于酯基的化学键。以氧化还原电势为0.2V的I-/I-3为氧化还原电对,这3种敏化剂敏化的纳米晶TiO2太阳能电池中,N3敏化太阳能电池的光电性能最佳,即:以太阳光作辐照光源,其短路光电流密度为7.2mA/cm2,开路光电压为664mV,能量转换效率为4.2%。
Tuquabo Tesfamichael等[36]以Ru(Ⅱ)L2 (NCS)2Cl2(L=2,2’2二吡啶24,4’2二羧酸)为敏化剂,制成了敏化纳米晶二氧化钛太阳能电极。采用电子透射显微镜、X射线衍射、轮廓曲线仪、二次离子质谱和传统的分光光度计等表征手段,分别研究了纳米二氧化钛的粒径和形状、晶体性质、薄层的厚度、以及敏化剂在二氧化钛表面的渗入和覆盖度。考察了纳米晶二氧化钛在Ru(Ⅱ)L2(NCS)2Cl2中的浸泡时间长短与Ru(Ⅱ)L2(NCS)2Cl2在TiO2表面吸附量(以102Ru 与48Ti的质量比来衡量)的关系。结果表明,二氧化钛的粒度范围在10～25nm,以锐钛矿晶型为主,含有24%的板钛矿。纳米晶二氧化钛在敏化剂中浸泡时间越长,102Ru与48Ti的比值越大,浸泡时间达到8h后,敏化剂在TiO2表面的吸附逐渐趋向饱和。此敏化二氧化钛薄膜对光的吸收强度也随浸泡时间的增加而增大,当浸泡时间超过8h后,此薄膜对光的吸收强度不再增加。当浸泡时间增加时,敏化剂的最大吸收峰从480nm红移至550nm。
(2) 磷酸吡啶钌
人们在研究敏化二氧化钛太阳能电池时发现,当电池中有水存在时,磷酸吡啶钌从二氧化钛表面的脱附速度很低[37]。Gr tzel等[38,39]人也发现,磷酸基团的附着能力比羧基更强,暴露在水中(p H=0～9)也不会脱附,但激发态寿命较短。
杨蓉等[1][40]合成了苯基磷酸联吡啶钌(RuL1L2 (NCS),L1为4’2苯基磷酸2三联吡啶,L2为4,4’2二甲基22,2’2二联吡啶),制备了敏化纳米晶多孔TiO2薄膜电极,考察了其光电性能。结果表明,苯基磷酸联吡啶钌在可见光区的最大吸收峰处于503nm;苯基磷酸联吡啶钌敏化纳晶多孔TiO2薄膜电池在455～540nm 波长范围内的光电流效率>50%,在其它可见光波长下的光电流效率则较低。
S.M.Zakeeruddin等[37]合成了一系列磷酸吡啶钌,制备了相应的敏化TiO2纳米晶电极,研究了磷酸吡啶钌的结构性质和光谱学性质,考察了敏化电极对可见光的光吸收和光响应。结果表明:与类似的羧酸吡啶配合物相比,磷酸配合物在TiO2表面具有更强的吸附能力,其吸附平衡常数是羧酸吡啶配合物的约80倍。以I-/I-3作为氧化还原电对,C H3CN作溶剂, [Ru(HP2terpy)(Me2bpy)(NCS)]敏化纳米晶TiO2电极,最大吸收波长处于约520nm,单色光电转换效率约73%。
2.2.5 复合敏化
李卫华等[41]合成了Cd(Ⅱ)掺杂TiO2纳米粒子,制备了PbS/Ru(Ⅱ)复合敏化Cd(Ⅱ)掺杂TiO2纳米晶电极。以200W Xe灯为光源,研究了PbS,RuL2 (NCS)2(L=2,2’2联吡啶24,4’2二羧酸)分别敏化及PbS/RuL2(NCS)2复合敏化Cd(Ⅱ)掺杂TiO2纳米晶电极的光电化学行为。结果表明,在380～600nm波
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长范围内,敏化效果由大到小的顺序是:PbS/RuL2 (NCS)2复合敏化电极>RuL2(NCS)敏化电极>PbS 敏化电极。在此波长范围内,复合敏化电极的光电流比RuL2(NCS)敏化电极和PbS敏化电极的光电流分别提高了15%和30%。
因此,复合敏化的效果比单一敏化的效果好。
3 结 语
综上所述,通过掺杂的方法,可以拓展TiO2光催化剂对光的响应,但催化效果并不很理想,特别是对于光解水制备氢气与氧气的体系。用FeS2、RuS2做敏化剂的敏化效果远比有机敏化剂的差。与金属有机化合物敏化剂相比,纯有机染料敏化太阳能电池的光电转换效率和能量转换率均低得多。因此,金属有机化合物敏化剂特别是在敏化太阳能电池中具有良好的敏化效果。
我们预计,通过调整有机金属化合物的配体结构性质,有望将有机金属敏化剂用于二氧化钛光催化剂的光解水制氢或制氧体系,并有效地拓展其对可见光的响应。目前存在的主要难点是:与敏化太阳能电池不同,对于光解水产氢或产氧反应体系,要充分考虑TiO2表面对敏化剂的吸附能力,敏化剂与TiO2的能级匹配情况,以及敏化剂在光解水体系中的化学稳定性等等。设计更多、更有效的多吡啶钌化合物,或者其它替代物也是重要的努力方向。
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童海霞等:TiO2光催化活性向可见光区拓展的研究进展
米结构的理想方法,但目前主要集中于制备单组元金属颗粒阵列体系,而对于多组元一些具有特殊性质的非金属纳米颗粒阵列的合成尚待进一步拓展。如果能结合其它技术制备大面积有序阵列。那该刻蚀技术将走出实验室,为工业化生产服务,比如用于是制备在未来超高磁信息记录有重要前景的量子磁盘。参考文献:
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N anosphere lithography technique
ZHON G Zhi 2yong 1,L IU Shuang 2,ZHAO Wen 2duo 1,L I Min 2ji 1,ZHAN G Huai 2wu 1
(1.College of Microelctronics and Solid 2State Elect ronics ,U niversity of
Electro nic Science and Technology of China ,Chengdu 610054,China ;
2.College of Opto 2Electronics ,University of Electronic Science and T echnology of China ,Chengdu 61005,China )Abstract :Nano sp here lit hograp hy technique was one parallel self 2assembly met hod for fabricating nano st ruc 2t ured arrays ,and t he key p rocess of t he technique was formation of 2D arrays of nanometer colloid sp heres t hrough self 2assembly.The various met hods and principle of self 2assembly nanometer colloid sp heres were de 2scribed in detail in t his article ,and parameters ,which influence on t he nanost ruct ured arrays were also analyzed.In t he end ,t he stat us and develop ment of t his technique was briefly summarized.K ey w ords :nanosphere lithography;nanostructured arrays;nano 2processing (上接第1311页)
R esearch progress of the activity of the photocatalyst TiO 2driven
from the ultra 2violet region to the visible region
TON G Hai 2xia ,C H EN Qi 2yuan ,HU Hui 2ping ,YIN Zhou 2lan ,L I Jie
(College of Chemist ry and Chemical Engineering ,Cent ral Sout h University ,Changsha 410083,China )
Abstract :TiO 2p hotocatalyst has been used for decomposing organic pollutions ,constructing solar cells ,split 2ting water into hydrogen or oxygen by solar energy .In p resent paper ,recent observations progress abo ut p ho 2tocatalyst TiO 2,which responds to visible light were reviewed.Several met hods were introduced using sensiti 2zers or dopant s to drive t he reactivity of t he p hotocatalyst TiO 2under ultra 2violet light to visible light and t he research direction in t he near f ut ure has also been previewed.K ey w ords :titania ;photo 2catalysis;visible light ;revie w
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131钟智勇等:纳米球刻蚀技术