退火对TiO2纳米管／线复合阵列表面光电性质的影响

tio2薄膜退火解释说明以及概述1. 引言：1.1 概述本文旨在探讨和解释tio2薄膜的退火过程及其对薄膜性质的影响。

tio2薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、光催化、电化学等领域具有广泛应用。

而退火作为一种常见的热处理方法，可以引起tio2薄膜结构和性能的变化，因此是研究和改善薄膜性能的关键步骤之一。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行介绍。

首先，在引言部分先进行了概述，并解释了文章的目的。

接下来，在第二部分将详细介绍tio2薄膜以及退火对其性质的影响。

然后，第三部分将阐述tio2薄膜退火实验方法与步骤。

随后，在第四部分会对实验结果进行分析和讨论，包括观察表面形貌、比较光学和电学性质以及解读X射线衍射数据等方面。

最后，在第五部分给出本次研究的总结发现及启示，并展望未来可能的研究方向。

1.3 目的本文的主要目的是深入探讨和解释tio2薄膜退火过程中发生的物理变化和机制，并通过实验方法来验证这些变化对薄膜性质的影响。

通过结合实验结果和分析，希望能够增进对tio2薄膜退火行为的理解，并为进一步优化和改善薄膜性能提供参考和指导。

2. Tio2薄膜退火解释说明：2.1 Tio2薄膜的概念与特性：Tio2薄膜是由二氧化钛(Titanium Dioxide, TiO2)材料制成的一种薄片状结构。

它具有许多优异的性质，如高透明性、高折射率、低电阻率和良好的光催化活性等。

这些特性使得Tio2薄膜在许多应用领域具有广泛的用途，包括太阳能电池、传感器、光学涂层和催化剂等。

2.2 退火对Tio2薄膜的影响：退火是指通过加热材料然后缓慢冷却来改变材料的晶体结构和性质。

在Tio2薄膜中，退火过程对其微观结构和物理性质都会产生一定影响。

首先，退火可以减少或去除材料中的内部应力，提高了材料的稳定性和耐久性。

此外，由于Tio2晶体结构中存在一些非平衡位点或缺陷，经过退火处理后这些缺陷可能被修复或消除，从而改善了Tio2薄膜的光电性能。

TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究近年来，TiO2纳米管阵列因其高催化性能和广泛的应用领域备受关注。

TiO2纳米管阵列作为一种新型、高效的催化材料，在环境净化、光电催化等领域有着广泛的应用前景。

本文将详细介绍TiO2纳米管阵列的制备方法及其光催化性能研究进展。

一、TiO2纳米管阵列的制备方法TiO2纳米管阵列可以通过多种方法制备，例如电化学阵列氧化法、离子注入法、水热法等。

其中电化学阵列氧化法是最为常用的制备方法之一。

电化学阵列氧化法可以通过三电极系统来制备，即工作电极、对电极、参比电极。

通常情况下，纳米管的直径、长度和间距可以通过改变电解液成分、电解电压、电解时间和电极距离等参数来控制。

采用此法制备的TiO2纳米管阵列在表面形貌和催化性能方面均有优异的表现。

二、TiO2纳米管阵列的光催化性能研究进展TiO2纳米管阵列的光催化性能主要表现在光催化净化和光电催化等方面，其研究进展如下：1. 光催化净化TiO2纳米管阵列的光催化净化主要指利用其优异的催化性能去除水和空气中的有害物质。

研究表明，TiO2纳米管阵列具有优异的催化性能，可以有效去除水中的有机污染物和空气中的氮氧化物等有害物质。

2. 光电催化TiO2纳米管阵列的光电催化主要利用光伏效应和催化反应，将太阳能转化为化学能，用于水分解、CO2还原等反应中。

研究表明，TiO2纳米管阵列可以在可见光区域内催化反应，同时具有良好的稳定性和周期性反应能力。

三、结论TiO2纳米管阵列作为一种新型的催化材料，在环境净化、光电催化等领域有着广泛的应用前景。

其制备方法主要包括电化学阵列氧化法、离子注入法、水热法等。

TiO2纳米管阵列的光催化性能主要包括光催化净化和光电催化，可以有效去除水中的有机污染物和空气中的氮氧化物等有害物质，同时具有良好的稳定性和周期性反应能力。

未来，TiO2纳米管阵列的研究将会在新能源、环境净化等领域继续发挥重要作用。

刘佳等　退火温度对Ti O 2薄膜结构和光学性能的影响40　退火温度对TiO 2薄膜结构和光学性能的影响刘佳,朱昌(西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032) [摘　要]　为制备光学性能良好的Ti O 2薄膜。

采用离子束溅射(I B S )的方法,改变退火温度,在Si 基底上制备氧化钛(Ti O 2)薄膜。

利用XRD 、XPS 、SE M 测试薄膜的成分、结晶形式和表面形貌,椭圆偏振光谱仪分析薄膜折射率和消光系数。

试验结果发现:随退火温度的增加,薄膜由锐钛矿相变为金红石相,400℃薄膜结晶为锐钛矿相Ti O 2,1100℃退火后,薄膜结晶为金红石相Ti O 2;退火温度升高使薄膜折射率和消光系数随之升高。

由此可得,800℃退火时,Ti O 2薄膜具有最佳光学性能。

[关键词]　Ti O 2;退火温度;结晶;光学性能;薄膜;离子束溅射[中图分类号]TG174.444;O484.4 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2009)01-0040-03Effect of Annea li n g Tem pera tureon the Structure and O pti ca l Properti es of T iO 2F ilm sL I U J ia,ZHU C hang(School of Op t oelectr onic Engineering School,Xi’an Technol ogical University,Xi’an 710032,China )[Abstract]　Titaniu m di oxide (Ti O 2)thin fil m s have synthesized on silicon wafers by i on bean s puttering (I B S )at different annealing te mperature .XRD ,SE M were used t o analyze the component crystal and surface t opography;XPS was used t o analyse the component;Elli p s ometry s pectral apparatus was used t o analyse the refractive index and extincti on coefficient .It was f ound that,annealed at 400℃anatase phase appeared in Ti O 2thin fil m s .Annealed at 800℃,ruile phase appeared in Ti O 2thin fil m s .Annealed at te mperature above 1100℃,anatase phase changed int o ruile phase com 2p letely .A s anealing te mperature increase,the refractive index and extincti on coefficient of the thin fil m s increase .The Ti O 2thin fil m s annealed at 800℃has the best op tical p r operties .[Key words]　Ti O 2;Annealing Te mperature;Crystal;Op tical perf or mance;Thin fil m ;I on bean s puttering[收稿日期]2008-11-18[作者简介]刘佳(1982-),女,回族,内蒙古呼和浩特人,在读硕士,研究方向为薄膜技术。

TiO2纳米管阵列的制备及光电性能研究作者：李娜林仕伟赵玉伟来源：《价值工程》2013年第23期摘要：用阳极氧化法制备出高度致密、有序的TiO2纳米管阵列。

利用SEM和XRD表征分析纳米管阵列的形貌和结构，并通过电化学瞬时光电流对TiO2纳米管阵列的光电化学特性进行了研究。

实验结果表明：经过500℃退火后的TiO2为掺杂有金红石相的锐钛矿的混晶结构。

随着退火温度升高到600℃，金红石型的晶相比例增加。

光电测试结果表明：随着退火温度升高，瞬时光电流减小，同时阳极氧化时间影响TiO2 纳米管阵列光电极的光电性能。

Abstract： TiO2 nanotube arrays were fabricated by anodic oxidation on a titanium sheet. The morphology and structure of the nanotube arrays were characterized by SEM and XRD. The photoelectric properties of the nanotube arrays electrodes were evaluated by transient photocurrents. The results show that the structure of nanotube arrays is a mixture phase of anatase and rutile annealed at 500℃. With the annealing temperature increasing to 600℃， the phase ratio of rutile increases. Photoelectric test results show that： the instantaneous photoelectric current decreases as the annealing temperature increases and at the same time， anodic oxidation time affects the photoelectric properties of nanotube arrays photoelectrode.关键词：阳极氧化；纳米管；光电流Key words： anodic oxidation；nanotube；photoelectric current中图分类号：O649 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）23-0305-020 引言高有序的TiO2纳米管阵列薄膜是近年来纳米材料研究的热点之一。

退火对TiO2薄膜形貌、结构及光学特性影响邢杰;卫会云;张笑妍;巩毛毛;周惟公;吴秀文;赵长春【摘要】利用射频磁控溅射技术在熔融石英基片上制备TiO<,2>薄膜,采用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱以及透过谱研究了退火温度和退火气氛对TiO<,2>薄膜的结构、形貌和光学特性的影响.实验结果表明:在大气环境下退火,退火温度越.高,薄膜晶化越好,晶粒明显长大,温度高于700℃退火的薄膜,金红石相已明显形成.实验还发现,退火气氛对金红石相的形成是非常重要的,拉曼光谱反应出Ar气氛退火,抑制了金红石晶相的发育,薄膜仍以锐钛矿相为主.Ar气氛退火的薄膜在可见光范围内的透过率比大气退火的要低,并且由透过率曲线推知:金红石的光学带隙约为2.8 eV,比锐钛矿的光学带隙小0.2 eV.【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2011(031)005【总页数】6页(P10-14,17)【关键词】TiO2薄膜;金红石;锐钛矿;射频磁控溅射;退火【作者】邢杰;卫会云;张笑妍;巩毛毛;周惟公;吴秀文;赵长春【作者单位】中国地质大学(北京)矿物岩石材料开发应用国家专业实验室;材料科学与工程学院,北京,100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京,100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京,100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京,100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京,100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京,100083;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】O484.1;O484.411 引言TiO2作为一种性能优异的无机功能材料,在光催化[1]、染料敏化太阳能电池[2]、自清洁[3]、光解水[4]等领域获得广泛研究,并取得巨大的进展.按结构,TiO2可以分为3种类型:板钛矿(B相)、锐钛矿(A相)、金红石(R相).但 TiO2薄膜中一般只存在锐钛矿和金红石2种晶相,不同晶相的TiO2薄膜性质差别较大.近年来,人们除了对TiO2粉体进行了大量的研究外,TiO2薄膜也被广泛研究.TiO2薄膜的制备方法有多种,如蒸发、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积、喷雾热分解法等[5-9].射频磁控溅射具有沉积速率高,重复性好,成膜条件和厚度易于控制以及便于大面积生产等优点,目前已有不少人利用此法制备了TiO2薄膜并对此做了大量的研究工作.如研究薄膜的沉积时间、沉积温度、氧分压、薄膜厚度等薄膜的结构和性能的影响[10-11],此外人们针对薄膜的掺杂改性做了大量的研究工作,并且取得了很大进展[12-17].本文将报道退火温度和退火气氛(即A r气氛退火和大气退火)对薄膜的结构及光学性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱以及透过率等表征手段,对比研究退火温度、退火气氛对样品结构、形貌和光学特性的影响规律.2 样品制备与测量TiO2薄膜用北京科学仪器厂生产的磁控溅射仪JPGF-400制备,射频频率为13.56 M Hz.所用靶材是纯度为99.99%的 Ti靶,靶材直径为60 mm,厚度为5 mm.基片是10 mm×10 mm×1 mm的双抛熔融石英基片.在超声池中依次用丙酮、酒精、去离子水各清洗10 min基片,然后用吹风机吹干基片,传入真空室.在沉积之前,溅射腔内的背底真空抽到4.0×10-3 Pa,然后利用电阻丝加热升高衬底温度至目标温度,待稳定后通入A r气,流量可通过质量流量计来控制.在每次溅射前,要进行10 min 的预溅射以除去 Ti靶表面的污染物.实验所制得的薄膜样品的制备条件为:溅射温度为600℃,A r与 O2的分压比为9∶1,射频功率是80 W,溅射气压保持在2 Pa,溅射时间为6 h,薄膜厚度约为120 nm.随后,对以上所得样品在不同条件下进行退火处理,如表1所示.在A r气氛下退火是指在玻璃管中充入1.01×105 Pa的A r气,然后封管退火.在大气中退火是在大气环境中进行的.薄膜的晶体结构由XRD和拉曼光谱来确定,薄膜的表面形貌由SEM测试表征.表1 TiO2薄膜的退火条件及基本特征参量样品退火条件 R(110)峰位 R(110)峰半高全宽晶粒尺寸S1 600℃,Air,12 h S2 700 ℃,A r,12 h 27.531° 0.255° 32 nm S3 900 ℃,A r,1 h 27.480° 0.221° 40 nm S4 700 ℃,Air,12 h 27.463° 0.204° 44 nm S5 900 ℃,Air,1 h 27.429° 0.153° 54 nm3 实验结果和讨论图1是5个样品的XRD衍射图样.根据衍射图样可看出:对于600℃大气退火的样品S1,锐钛矿(101)和(004)衍射峰已经明显形成,没有明显的金红石相,随着退火温度提高到700℃,A r气氛退火的样品 S2原有的锐钛矿(101)和(004)衍射峰变弱,同时出现了明显的金红石(110)衍射峰,表明金红石相开始形成,但峰强度比较弱.同样是A r气氛退火,温度升高到900℃得到的样品 S3中锐钛矿(101)峰几乎消失了,(004)峰继续变弱,但是在36.167°出现了1个新的锐钛矿(103)衍射峰,同时金红石相(110)衍射峰进一步得到增强,金红石(211)晶相也出现了.相对比,在大气中退火的2个样品S4和S5,金红石相(110)衍射峰得到明显增强,并且峰型锐化,样品S4中除了大量的金红石相外,还混有微量的锐钛矿晶相(103),而样品S5已经全部转化为金红石相.Scherrer公式[15]为D=kλ/B cosθ,D 是平均晶粒尺寸,λ是X射线波长(0.154 05 nm),B是衍射峰的半高全宽,θ是衍射角,k是Scherrer常量,对于大多数晶体来说 k近似取0.9.由(110)衍射峰的特征参量(见表1),利用 Scherrer公式可以粗略估计样品S2～S5的晶粒尺度分别是32,40,44,54 nm,可以看到衍射晶粒随着衬底温度的升高呈现增长的趋势.此外,在大气中退火的样品,晶粒要明显大于在A r气氛中退火的样品,这说明氧气对于晶粒的成熟、发育和生长是非常重要的.图1 样品的XRD图图2给出的是样品S1～S5的 SEM图,从图中可以直观地看到它们的微观形貌随退火温度和退火气氛的变化.样品S1,S2和S3的晶粒边角圆滑,颗粒均匀,直径在30 nm左右,多为锐钛矿相;而样品S4和S5的晶粒则明显大得多,晶粒大小不一,表面凹凸不平,棱角分明,是典型的金红石形貌.将样品S1和S4,S5作对比,在同样的大气气氛中退火,随着温度的升高,晶粒在逐渐长大,700℃时已经明显出现金红石相.在A r气氛下退火的样品S2和S3,尽管晶粒都比较小,但是还是可以看得出来900℃退火的样品晶粒尺度要略大.而且分别对比样品S2和S4,S3和S5,可以清楚地看到相同温度下,退火气氛对晶粒的发育和生长起重要作用.A r气氛下退火严重地抑制了晶粒的生长,因为构成 TiO2薄膜的氧元素在退火过程中缺失了,影响了 Ti—O—Ti 键的结构,这和XRD所给出的结果是一致的.为了进一步确认薄膜的物相组成,对其进行了拉曼光谱测试,拉曼光谱是光照射到物质上发生的非弹性散射,它与晶体的晶格振动密切相关,只有一定的晶格振动模式才能引起拉曼散射,利用拉曼光谱可以研究纳米材料的结构、晶型和键态特征,它在探测纳米尺度晶粒的生长及晶型转变方面要比XRD技术更敏感.锐钛矿相和金红石相有明显不同的拉曼光谱,可以作为它们的特征指纹.金红石结构是四方晶系,它的空间群是D4h14(P42/mnm),它有4个拉曼活性模式:A1g(612 cm-1),B1g(143 cm-1),B2g(826 cm-1)和Eg(447 cm-1).锐钛矿是四方晶系,空间群是D4h19(I41/amd),它有6个模式是拉曼活性的,分别是 A1g(519 cm-1),2B1g(399 cm-1和519 cm-1),3Eg(144 cm-1,197 cm-1和639 cm-1)[18].图2 样品S1～S5的扫描电镜照片图3 样品的拉曼光谱图3为5个样品的拉曼图谱,由图3知样品S1经退火后已经晶化为锐钛矿结构,样品 S1在143,199,395,514,633 cm-1处出现锐钛矿特征峰,143 cm-1是 O—Ti—O变角振动峰,强度最大,相比于单晶体材,高频拉曼峰位都有不同程度的红移,这是由于量子尺寸效应造成的,是晶粒生长的反映[19].样品S2,S3和S1对比,锐钛矿特征峰强度变低,峰型宽化,这是由于薄膜中存在大量氧缺陷导致的结晶性变差的结果,并且151 cm-1处的Eg模式出现明显蓝移,通常低频拉曼峰的蓝移被认为是由于声子限域效应造成的,文献[20]讨论了143 cm-1附近的Eg模式的峰位及半高全宽随晶粒尺寸变化的趋势,随着晶粒尺寸的减小,峰位蓝移且峰型出现不对称地宽化.但是我们认为这里的低频Eg模式的蓝移是由于氧缺陷导致的,因为从XRD数据和SEM 图来看,样品S2和S1的晶粒尺寸差不多,在30～40 nm,理论计算表明这个尺度引起的拉曼峰的移动和宽化还是不明显的,量子限域效应主要是对小于10 nm的晶粒作用显著[20].氧缺陷同样会引起拉曼峰的移动和宽化[21],因为大量氧缺陷会改变晶格有序性,限制了声子的关联长度,而样品S2和S3是在1.01×105 Pa的A r气氛下退火得到的,因此氧缺陷大量存在,我们认为这是导致Eg模式移动的主要原因.样品S3的拉曼谱仍主要是锐钛矿的振动模式,峰型较 S2进一步宽化,在 395～633 cm-1处的拉曼峰出现了畸变,与样品 S4和S5的拉曼谱对比知此时样品中含有少量的金红石相,此外这个样品在218 cm-1和284 cm-1处出现了2个新的峰位,这可能是由于晶格缺陷引起的局域振动模式.样品S4和S5是典型的 TiO2金红石相的拉曼谱,在442 cm-1和610 cm-1处的拉曼峰强度高而且峰型锐利,峰位和半高全宽与单晶体材比较接近,意味着金红石相发育成熟,样品S4在514 cm-1和143 cm-1处仍有比较弱的锐钛矿的拉曼峰,表明该样品还有少量锐钛矿相,这和XRD数据是一致的,234 cm-1处的宽峰是双声子过程引起的.为了进一步考查退火气氛和温度对其光学特性的影响,测量了 S2～S5样品的透过率曲线,如图4所示.从透过率曲线可以明显看出:4个样品在紫外区(＜400 nm)是高吸收的,对可见光透明,透过率曲线的振荡是由于光在薄膜上下表面干涉的结果.样品S4在可见光区间平均透过率达到70%,在S2～S5中是最高的,样品 S2和 S3是A r气氛下退火的2个样品,S3在可见光范围内的透过率只有60%,而S2只有50%,这是由于薄膜在A r气氛下退火丧失了部分氧,因此晶格中存在很多 Ti3+,该杂质能级引起了薄膜对可见光的吸收[22].S2退火时间较长(12 h),因此氧的流失更严重,导致了薄膜对可见光的吸收进一步增强.样品S5的透过率也较低,平均在60%,这是由于样品S5中金红石颗粒比较大,对光的散射加强,因此透过率变差,这从薄膜略带白色也可以反映出来.Tauc 公式为(αhν)1/2=B(hν-E g),这里α是吸收系数,它可以从透过率数据中得到,h是Plank常量,ν是光的频率,B是比例系数,E g为带隙. 利用(αhν)1/2-hν曲线(如图4 中的插图所示),可以进一步获得它们带隙的特征,图中曲线的线性部分外延至横轴,交点处即为带隙.得到样品S2和S3的带隙为3 eV,而 S4和 S5的带隙分别为2.85 eV和2.7 eV.由XRD和拉曼谱可知:样品 S2和 S3是锐钛矿相,而 S5是金红石相,S4以金红石相为主,尽管颗粒还比较小.金红石的光学带隙比锐钛矿的带隙略小(约0.2 eV),这和文献的结果是一致的[23].图4 样品S2～S5的透过率谱4 结论利用磁控溅射技术在石英衬底上生长了TiO2薄膜,并且分别在600℃,700℃,900℃,以及大气和A r气氛下进行了退火处理,制得5个不同样品,讨论了退火温度和退火气氛对其形貌、结构和光学吸收谱的影响.实验表明:600℃大气退火的 TiO2薄膜仍为单一的锐钛矿相,而温度升高到700℃时,锐钛矿已大部分转变成金红石相,晶粒明显长大,但从 XRD和拉曼光谱可知,该样品还含有少量的锐钛矿相,此时薄膜在可见光范围内的透过率达到 70%,光学带隙为3 eV.而900℃大气退火的 TiO2薄膜已经全部为单一的金红石相,颗粒进一步长大,棱角更加分明,透过率降低,光学带隙约为2.8 eV.在A r气氛中退火的样品,无论是在700℃还是900℃退火,从XRD和拉曼光谱中都反映出样品的结晶性变差,特别是金红石相的形成更是受到了严重的抑制,这表明氧对锐钛矿和金红石相的形成是非常重要的.参考文献:【相关文献】[1] Sun Q,Xu YM.Evaluating intrinsic photocatalytic acitivities of anatase and rutile TiO2 fo r organic degradation in water[J].Journalof Physical Chemistry C,2010,114:18911-18918.[2] Shan GB,Demopoulos G P.Near-infrared sunlight harvesting in dye-sensitized solar cells via the insertion of an upconverter-TiO2 nanocomposite layer[J].Advanced Materials,2010,22:4373-4377.[3] Nejand B 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FTO表面预处理对TiO2纳米棒阵列的形貌及光电性能的影响【摘要】采用TiCl4水解法先对透明导电玻璃（FTO）进行表面预处理，形成一层薄的种子层，再用钛酸正四丁酯作为钛源在其上水热生长TiO2纳米棒阵列.用XRD和SEM表征了种子层和纳米棒阵列的晶型和微观形貌，用紫外-可见吸收光谱、电池的J-V曲线和阻抗谱对其光电性能进行了研究.发现纳米棒属于TiO2金红石相，种子层则是TiO2金红石相和锐钛矿相的混合相.不同浓度TiCl4溶液预处理过程对TiO2纳米棒阵列的形貌及光电性能都有明显影响.采用复合量子点敏化后组装成电池的效率先增大后减少，且在TiCl4溶液浓度为0.15M时电池效率最高，为1.51%，比没有进过预处理的电池高出30%.【关键词】预处理；种子层；TiO2纳米棒；量子点；太阳能电池0 引言量子点敏化太阳能电池与传统硅基太阳能电池相比具有成本低、结构简单，稳定性高等优点，被视为最具潜力的第三代新型太阳能电池之一[1-3].理论上这种太阳能电池的光电转换效率可高达44%[4].TiO2是一种宽禁带（3.2eV）n-型半导体材料，近年来由于其在敏化太阳能电池光阳极中的广泛应用而备受关注[5-6].目前的光阳极普遍采用的是TiO2多孔膜，虽然它比表面积比较大，但光生电子在传输过程中会受到颗粒表面缺陷态能级的捕获和热释放的影响，使电子扩散系数小，复合率增加，限制了电池的转换效率[7].采用一维的TiO2纳米棒阵列来替代多孔膜，能够提供笔直的路径从而改善载流子的传输[8].目前合成有取向度或者无取向度TiO2纳米棒的方法有很多，包括水热法、模板法、高温化学气相沉积、表面活性自组装等等[9-12].其中水热法合成TiO2纳米棒阵列因其廉价和操作简单而被广泛应用.对于采用水热法在FTO基底上制备TiO2纳米棒阵列来说，反应初期FTO 基底表面TiO2的成核密度对后期纳米棒阵列的生长形貌起着关键作用.另外，由于TiO2与FTO衬底之间还存在着晶格失配现象，在TiO2/FTO界面存在着的大量的界面态，可能成为光生电子-空穴对的复合中心，从而影响太阳能电池的性能.本文通过在TiO2纳米棒阵列与FTO基底之间引入TiO2种子层，提高水热反应中TiO2的成核密度，同时又可以有效改善TiO2/FTO界面之间的相容性，来提高纳米棒阵列的光电性能，并研究了不同种子层对TiO2纳米棒阵列形貌和光电性能的影响.1 实验1.1 种子层和纳米棒阵列的制备先将FTO在去离子水、丙酮、丙醇体积比1：1：1的混合溶液中超声清洗60分钟，分别在0、0.05、0.10、0.15、0.20M的TiCl4水溶液中70℃下浸泡30分钟.取出洗净后在450℃下退火半小时，得到附有不同种子层FTO基片.在聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，24mL去离子水、24mL浓盐酸（36.5%-38%质量分数）和0.6mL添加钛酸丁酯（97%）充分搅拌后，放入附有种子层的FTO基片，在干燥箱中170℃下反应6个小时.冷却至室温后，取出FTO基片，用去离子水洗净后晾干.1.2 量子点的制备和电池的组装制备CdS和CdSe量子点都是采用连续离子层吸附法.对于CdS，TiO2纳米棒阵列首先在含有0.1MCd（NO3）2的乙醇溶液中浸泡2min，用乙醇洗净烘干，再在含有0.1MNa2S的甲醇和水（体积比1：1）的溶液中浸泡2min，用甲醇洗净烘干，完成一个周期.沉积CdSe量子点方法类似，先后在含有0.03MCd（NO3）2和0.03MNa2Se的乙醇溶液中浸泡1min，分别用乙醇清洗.0.03MNa2Se的乙醇溶液由0.03MSeO2和0.06MNaBH4反应得来，该过程要在手套箱中进行，以免被空气氧化.该项研究中，CdS和CdSe的沉积次数分别统一为5次和7次.电池结构为典型的“三明治结构”，用镀有Pt的FTO作为对电极，电解质由0.6MNa2S、0.2MS、0.2MKCl溶于甲醇和水（体积比7：3）中制得.1.3 测试与表征对种子层和TiO2纳米棒阵列的晶相和表面形貌分析采用X射线衍射仪（XRD，Rigaku，D/MAX-ⅢA）和扫描电镜（SEM，JEOL，JSM6510LV）.用Shimadzu的紫外可见光谱仪（UV-3600）对沉积了量子点后的阵列进行光学吸收谱的测量.电池的光电转换效率和电化学阻抗谱用模拟太阳光源（Newport 91192）和电化学工作站（IM6，Zahner）测试.2 结果和讨论X射线衍射图谱（这里未给出）显示TiO2纳米棒的（101）、（002）等衍射峰与TiO2四方金红石相（P42/mnm，JCPDS：87-0920，a=b=0.4517 nm，c=0.2940nm）相对应.而TiO2种子层则是金红石相和锐钛矿相的混合相。