Loading...

Synthesis, Characterization and Studying of Photoelectrochemical (PEC) Properties for TNA/Ag2S Nanostructures

Gholami, Mostafa | 2013

1877 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 44389 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Moshfegh, Ali Reza; Moradlo, Omran
  7. Abstract:
  8. Free-standing TiO2 nanotube array (TNA) films were fabricated via two-step anodization of titanium sheet. The electrolyte consisted of DI water and ethylene glycol (99.9%, Merck) solution with volume ratio of 10:90, containing 0.5 M NH4F. Then, a few drops of 1M H3PO4 aquaes solution have been added to adjust pH at 5.7. The anodization process was performed at optimized applied voltage of 60 V for 200 min. Indeed it does in two-step for 50 and 150 min, and samples were sonicated of 40s between two steps. Then, to crystallize the grown structures, they were annealed in air at 500˚C for 80 minutes. Surface of TNA was modified by sequential-chemical bath deposition (S-CBD) method to fabricate Ag2S nanoparticles and forming Ag2S/TNA nanostructure.The surface morphology, optical properties, crystalline structure and surface elementsstoichiometry samples have been studied By field emission scanning electron microscopy, UV–visible diffuse reflectance absorption spectra (DRS), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) respectively. Maximum photocurrent density of about 850 μA/cm2 was obtained for the system in visible light which showed 14.2 fold improvement as compared with the pure TNAs under similar conditions. The incident photon to current efficiency (IPCE) measurements indicated that the visible response of the samples reached to its maximum value of ~20% at wavelength of 600 nm for the Ag2S/TNA photoanodes
  9. Keywords:
  10. Silver Sulfide ; Sequential-Chemical Bath Deposition (S-CBD) ; Water Splitting ; Titanium Nanotube Arrays (TNA) ; Photoelectrochemical Cell

 Digital Object List

 Bookmark

  • ساخت، مشخصه یابی و بررسی خواص فوتوالکتروشیمیایی ( PEC)
  • نانوساختارهای ترکیبی TNA/Ag2S
  • پیش گفتار
  • چکیده
  • فصل اول :
  • تولید هیدروژن به روش فوتوالکتروشیمیایی
  • 1-1 مقدمه
  • 1-2 روش های تولید هیدروژن
  • 1-3 تولید هیدروژن از آب
    • 1-3-1 تولید فوتوکاتالیستی (PC) هیدروژن:
    • /
    • 1-3-2 تولید فوتوالکتروشیمیایی (PEC)7F هیدروژن
    • /
    • 1-4-1 فوتوآند
    • 1-4-2 کاتد
    • 1-4-3 الکترولیت
    • 1-4-4 الکترود مرجع
    • 1-4-5 طراحی سلول PEC
    • 1-5 منحنی ها وآنالیز های فوتو الکتروشیمیایی
      • 1-5-1 منحنی جریان-زمان
      • 1-5-2 منحنی های جریان- ولتاژ
      • 1-5-3 ولتاموگرام با روبش خطی پتانسیل (22F LSV)
      • 1-5-4 ولتاموگرام چرخه ای (CV )
      • 1-5-5 اندازه گیری طول عمر زوج الکترون-حفره
      • 1-5-6 اندازه گیری ثابت زمانی انتقال الکترون
    • 1-6 اندازه گیری بازده سلول های PEC
      • 1-6-1 بازده کوانتومی خارجی (بازدهی تبدیل فوتون های تابیده شده به جریان)
      • 1-6-2 بازده کوانتومی داخلی
      • 1-6-3 اثر مضاعف جریان
    • -1 مقدمه
    • 2-2 ساختار های بلوری TiO2
    • 2-3 چرا نانولوله ؟
    • 2-4 روشهای تولید نانولوله های TiO2
    • 2-5 نسل های مختلف 41F TNA
    • 2-6 فرایند تشکیل TNA به روش اکسیداسیون آندی
      • 2-6-1 مراحل و جزئیات ساخت TNA
      • 2-6-2 عوامل موثر در ساخت TNA
    • 2-7 خواص TNA
      • 2-7-1 ساختار بلوری
      • 2-7-2 ویژگی های اپتیکی و نوری
      • 2-7-3 رسانندگی الکتریکی
      • 2-7-4 واکنش پذیری
    • 2-8 کاربرد های TNA
      • 2-8-1 حسگر هیدروژن
      • 2-8-2 حسگرهای خود تمیزکننده
      • 2-8-3 سلول های خورشیدی رنگدانه ای (79F DSSCs)
      • 2-8-4 کاربرد های فوتوکاتالیستی و فوتوالکتروشیمیایی
    • 2-9 بهبود خواص فوتوالکتروشیمیایی
      • 2-9-1 افزودن ناخالصی به کمک یون های فلزی82F و غیر فلزی83F
      • 2-9-2 تزویج TNAها با یک نیمه رسانا با گاف انرژی پایین
      • 2-10 استفاده از نقره سولفید (Ag2S) برای بهبود خواص فوتوالکتروشمیمیایی
    • 2-11 روش لایه نشانی SILAR برای نشاندن نانوذرات Ag2S
    • 2-12 نتیجه گیری
  • فصل دوم:
  • اصول ومبانی نانولوله های تیتانیوم دی اکسید و نقش نانوذرات نقره سولفید
  • فصل سوم:
  • مراحل تجربی ساخت TNA
  • و مشخصه یابی آن
  • 3-1 مقدمه
    • 3-2 روش ساخت نمونه های TNA
    • 3-3 آنالیز SEM و بررسی مورفولوژی سطح
    • 3-4 چگونگی برداشتن ذرات ریز اضافی ولایه سطحی از روی دهانه نانولوله ها
      • 3-4-1 برداشتن لایه اضافی به وسیله امواج فراصوت
      • 3-4-2 انحلال لایه اضافی در اسید
    • 3-5 استفاده مجدد از محلول الکترولیت
    • 3-6 مشخصه یابی نمونه TNA
      • 3-6-1 مشخصه یابی ساختار بلوری
      • 3-6-2 مشخصه یابی تركيب شيميايي سطح
      • 3-6-3 مشخصه یابی خواص نوری
    • 3-7 نتیجه گیری
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 روش لایه نشانی SILAR برای نشاندن نانوذرات Ag2S
    • 4-3 مشخصه یابی نمونه های نانوساختار TNA/Ag2S
      • 4-3-1 ریخت شناسی سطح TNA/ Ag2S با استفاده از آنالیز SEM
      • 4-3-2 ترکیب شیمیایی سطح
    • 4-4 روش دوم SILAR به کمک دو حلال اتانول ومتانول
    • 4-5 مشخصه یابی نمونه ها
    • 4-5-1 ریخت شناسی به کمک آنالیز SEM
      • 4-5-2 ترکیب شیمیایی سطح
      • 4-5-3 مشخصه یابی خواص نوری
    • 4-6 نتیجه گیری
    • 5-1 مقدمه
    • 5-2 تجهیزات استفاده شده برای اندازه گیری فوتوالکتروشیمیایی
    • 5-3 بررسی خواص PEC نمونه های TNA
    • 5-4 بررسی خواص PEC نمونه های نانوساختار TNA/Ag2S
      • 5-4-1 بررسی خواص PEC نمونه های تهیه شده به روش اول SILAR
      • 5-4-2 بررسی خواص PEC نمونه های تهیه شده به روش دوم SILAR
      • 5-4-3 تحلیل نتایج نمودار های فوتوجریان
    • 5-5 بررسی دیگر الکترولیت ها
    • 5-6 منحنی پتانسیل مدار باز- زمان
    • 5-7- اثر شدت نور بر جریان های نوری
    • 5-8- محاسبه IPCE
    • 5-9- نتیجه گیری
    • 6-1- جمع بندی و نتیجه گیری
    • 6-2- ارائه پیشنهادات
  • فصل چهارم:
  • لایه نشانی نانوذرات Ag2S بر سطح TNA و مشخصه یابی نمونه ها
  • فصل پنجم:
  • بررسی رفتار فوتوالکتروشیمیایی نمونه های TNA و TNA/Ag2S
  • فصل ششم:
  • جمع بندی، نتیجه گیری
  • و ارائه پیشنهادات
  • عنوان
    • Abstract
...see more