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TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极的合成及其光电转换性能研究
摘要：
本文研究了一种TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极的合成及其光电转换性能。通过溶胶-凝胶法和电化学镀银法制备了具有不同形貌的TiO2光阳极，并对其光电化学性能进行了测试。结果表明，制备的TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极在可见光区有较高的吸收率和较好的光电转换效率，在太阳光照射下可产生较高的光电流。该研究为TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极的应用提供了基础研究。
关键词：TiO2纳米晶多孔薄膜，光阳极，光电转换，溶胶-凝胶法，电化学镀银法
Introduction
光电化学器件已被广泛应用于可再生能源领域，如太阳能电池、水分解器等。其中，光阳极作为太阳能电池的重要组成部分，对其性能有着重要影响。目前，TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极因其独特的结构和性质受到了广泛关注。
在TiO2制备方面，溶胶-凝胶法是一种较为常用的制备方法，具有简单易操作、成本低廉等优点。此外，电化学方法也是一种用于制备纳米结构材料的有效手段。
本研究将结合溶胶-凝胶法和电化学镀银法制备出TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极，并对其光电转换性能进行测试，以探索其应用于太阳能电池的潜力。
Experimental
制备TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极的步骤如下：
1.溶胶-凝胶法制备TiO2纳米晶多孔薄膜
将无水乙醇和Ti（OC4H9）4混合，加入少量稀盐酸，搅拌均匀后静置。将得到的浆料旋涂在透明导电玻璃上，并在450℃下煅烧4小时得到无定形TiO2膜。将膜浸入1mol/L盐酸溶液中，对其进行温控水浴超声处理并在室温下静置24小时，得到具有多孔结构的TiO2纳米晶多孔薄膜。
2.电化学镀银法制备镀银TiO2纳米晶多孔薄膜电极
在盛放有银盐溶液的电化学池中，将待处理的TiO2纳米晶多孔薄膜电极作为阴极置于其中，将铜板作为阳极置于银盐溶液中，施加电压，使铜被氧化，同时银离子被还原，沉积在TiO2纳米晶多孔薄膜电极表面上，制备出镀有银纳米颗粒的TiO2纳米晶多孔薄膜电极。
最终制备出两种光阳极：未镀银光阳极（TiO2）和镀银光阳极（Ag-TiO2）。
结果和讨论
将制备出的两种光阳极（TiO2和Ag-TiO2）分别进行UV-vis吸收光谱测试和光电化学测试。
UV-vis吸收光谱测试结果显示，两种光阳极在可见光区（400-800nm）均有很高的吸收率，其中Ag-TiO2比TiO2的吸收率更高，且具有更宽的吸收范围。
光电化学测试结果表明，两种光阳极在太阳光照射下均可产生光电流，其中Ag-TiO2的光电流明显高于TiO2。此外，Ag-TiO2的光电流随着阳极表面银纳米颗粒的数量增加而增加。
结论
本文成功制备了TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极，并通过电化学镀银法制备了具有不同形貌的光阳极（TiO2和Ag-TiO2）。通过UV-vis吸收光谱测试和光电化学测试，发现制备出的光阳极在可见光区有较高的吸收率和较好的光电转换效率，在太阳光照射下可产生较高的光电流。其中，Ag-TiO2的光电流明显高于TiO2，具有更好的光电转换性能。
通过本研究，探索了制备TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极的方法和优化途径，为太阳能电池的制备提供了新思路和理论基础。