Yb~(3+)掺杂TiO_2空心纳米结构可控合成及其在太阳能利用领域的应用

【摘要】：纳米TiO2是一种高性能半导体材料,具有无毒、无二次污染、廉价等特点,在太阳能利用方面具有广泛的应用前景[1]。然而其表面态的存在导致位于表面处的电子和空穴容易复合,且大的带隙能使得只有387 nm以下的紫外光才能有效激发其价带电子跃迁到导带,从而对太阳能的利用率较低。近年来,稀土元素掺杂和纳米结构可控合成被广泛研究用来提高二氧化钛的光能利用率。稀土元素具有优异的光学性质,掺杂进二氧化钛能够改进其带隙结构,实现可见到近红外光区的光能转化,同时空心纳米结构的二氧化钛与其块体材料相比具有高渗透性、低密度和高比表面积等特点,这些都可以增强二氧化钛的光吸收能力和光子转换效率。我们整合了稀土元素掺杂和空心纳米结构可控合成的设计原理,通过一种简单的溶胶-凝胶方法合成了Yb3+掺杂的空心二氧化钛纳米结构,并且在染料敏化太阳能电池和光催化应用方面做了近一步的研究[2]。