题目：多尺度界面材料的制备及相关能量转换性质

能源问题是人类未来发展的核心问题之一，而解决能源问题的主要途径包括开发新能源和更高效的利用能源。利用半导体材料实现太阳能的转化成为今年来的研究热点。TiO2因其具有化学性能稳定、安全无毒、光催化活性高和良好的电化学性能等优点而被广泛应用。TiO2 存在其自身局限性，不能吸收可见光，从而限制了其对太阳能的有效利用。本课题采用窄带隙半导体 Cu2O 来复合 TiO2纳米管阵列形成Cu2O/TiO2异质结，提高 TiO2在可见光下的光电性能。采用阳极氧化法制备出结构规整的TiO2纳米管阵列，然后利用电化学沉积法制备出不同电沉积时间下Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结。通过SEM和UV-vis对样品进行表征，并对样品的可见光光电转换、光解水等性质进行了测试。结果表明，Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结体系在可见光区域有很强的吸收，TiO2与 Cu2O之间形成的p-n结具有单向二级管的性质，能有效降低光生电子-空穴对的重组，提高光致电荷分离及电子-空穴对的迁移率。当电沉积时间为30 min时，Cu2O/TiO2纳米管阵列异质结(Cu2O/TiO2NTs-30)表现出最优的可见光光电响应性质。生命体内的离子通道生命过程中都起着非常重要的作用，对该领域的研究引起了科学家们的广泛兴趣。人工合成的纳米流体通道在离子的输运过程中表现出非凡的传导性和选择性。当纳米流体通道的孔径与 Debye 长度相比拟时，通过纳米流体通道的离子与表面电荷发生较强的相互作用，从而产生离子整理效应。人工合成的单锥纳米孔道作为模仿生物离子通道的离子整流性具有极其重要的研究意义和应用前景。垛叠结构广泛存在于生物膜和逆向电渗析工程系统。显然，生物离子通道的功能是无数离子通道的协同作用，而不仅仅是单个通道的作用。因此，本文主要关注垛叠结构在离子整流效应中的作用。采用径迹刻蚀法得到 PET单纳米通道，通过垛叠具有不同小孔端尺寸的单锥纳米离子通道和改变垛叠方式来详细研究垛叠结构的电学性质，其中，单锥纳米离子通道的表面电荷保持不变。结果表明：纳米孔道是通过相互协同作用而不是单独作用来影响垛叠体系的性能；同时，通过改变垛叠方式，能够得到具有更高电导率，电流放大效应以及有效的能量转换的垛叠体系。即是说，在垛叠体系中纳米孔道之间相互协同影响，并且垛叠体系具有放大电流以及纳米流体二级管的逻辑电流的性质。