Cu2O纳米复合膜的制备及应用研究

论文摘要

复合材料是由两种或两种以上性质不同的纳米材料通过物理和化学复合，组成具有两个或两个以上相态结构的材料。该类材料不仅性能优于组成中的任意一个单独的材料，而且还可具有单独组分不具有的独特性能。Cu2O是一种P型半导体，其直接禁带宽度为2.0eV，在制氢、超导、太阳能电池和电极材料方面有重要应用。它也被用于可见光降解有机污染物。本论文研究了Cu2O与其它半导体即TiO2和CdS形成的复合材料的性质及其应用。论文主要包括二部分内容：一、Cu2O与TiO2组成复合材料，并用喷涂法在玻璃表面制成TiO2-Cu2O复合膜。该复合膜被用于降解有机废水；二、制备了Cu2O／CdS薄膜，并初步研究了该复合膜在太阳能电池中的应用。在第一部分内容中，采用电化学方法制备了TiO2-Cu2O纳米复合材料，并用喷涂法在玻璃表面制成TiO2-Cu2O复合膜。用正交设计法研究了TiO2-Cu2O复合膜与Fe2++EDTA构成的Fenton试剂在可见光照射下催化降解亚甲基兰的性能，并用实验证实了H2O2存在。结果显示，TiO2-Cu2O复合膜光催化降解性能明显优于TiO2膜和Cu2O膜。基于价带理论对TiO2-Cu2O复合材料的光催化作用机理进行了探讨，并用XPS数据证实了Ti3+的存在，为机理提供了实验依据。在第二部分内容中，采用化学水浴法制备了CdS膜和Cu2O／CdS薄膜。XRD测试结果表明CdS和Cu2O都为立方晶体结构。XPS数据进一步证明了XRD测试结果。由透射光谱可计算出CdS薄膜的禁带宽度为2.34eV，Cu2O／CdS薄膜的禁带宽度为2.17eV。四点探针法测定Cu2O／CdS薄膜的电导率为120Ω-1cm-1。研究了Cu2O／CdS薄膜在太阳能电池方面的应用，制备了Cu2O／CdS／ZnO／ITO薄膜电池。Cu2O／CdS／ZnO／ITO薄膜在太阳光照下，当电压为0时电流为200μA，电流为0时电压为-0.19V，说明有光电流产生。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料
• 1.2 纳米材料的特性
• 1.2.1 表面效应
• 1.2.2 小尺寸效应
• 1.2.3 量子尺寸效应
• 1.2.4 宏观量子隧道效应
• 1.3 纳米材料的发展
• 1.4 薄膜的制备方法
• 1.5 论文选题的依据和意义
• 2—Cu₂O纳米复合膜的制备及应用'>第二章 TiO₂—Cu₂O纳米复合膜的制备及应用
• 2.1 前言
• 2.2.实验部分
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 实验装置
• 2.2.4 实验过程
• 2.3 结果与讨论
• 2-Cu₂O纳米复合材料的表征'>2.3.1 TiO₂-Cu₂O纳米复合材料的表征
• 2-Cu₂O复合膜的光催化性能'>2.3.2 TiO₂-Cu₂O复合膜的光催化性能
• 2.4 机理探讨
• 2.5 本章小结
• 2O/CdS复合膜的制备及在太阳能电池中的应用'>第三章 Cu₂O/CdS复合膜的制备及在太阳能电池中的应用
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验药品
• 3.2.3 实验过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应机理
• 3.3.2 XRD分析
• 3.3.3 SEM分析
• 3.3.4 XPS分析
• 3.3.5 光学性质分析
• 3.3.6 光电流的测定
• 3.3.7 电导率的测定
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 在校期间发表的论文、科研成果等
• 致谢