TiO2纳米管的制备及其在太阳能电池中的应用

TiO2纳米管具有大的比表面积和较强的电子传输能力等特点,同时由于具有强的光散射特性,当应用到太阳电池光阳极材料中,能提高光虏获能力,因此在太阳能电池材料中具有较大的发展潜力.采用阳极氧化法可制备具有高度垂直于衬底且可控性高的TiO2纳米管.论述了TiO2纳米管的制备工艺及其在光伏电池,特别是在染料、量子点敏化太阳能电...     

用于染料敏化太阳电池的TiO_2薄膜材料研究进展

人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力,太阳能己经成为越来越值得关注的重要能源。染料敏化太阳能电池(DSCs)是一种具有广泛应用前景的新一代太阳能电池,具有成本低,制备工艺简单等优势。一般而言,它由纳米结构金属氧化物半导体的光阳极、染料敏化剂,电解质和对电极等几个部分组成。纳米TiO2薄膜具有特殊的结构、性能和半导体光催化活性等特点,具有广阔的应用前景和重要的理论研究价值,是染料敏化太阳能电池(DSCs)光阳极的首选材料。本文介绍了染料敏化太阳电池中TiO2光阳极的研究现状,对TiO2光阳极常用的制备方法进行了综述,提出获得具有高比表面积、快速电子传输、有效抑制电荷的复合和优越的光收集效率的薄膜将是未来TiO2光阳极研究的方向。     

有机染料敏化TiO_2纳米薄膜太阳能电池研究进展

染料敏化TiO2纳米薄膜太阳能电池是一种新型太阳能电池,其结合了有机染料光敏剂和无机半导体的优势,具有较宽的光谱响应范围,制造工艺简单,成本较低,绿色环保,是国内外研究的热点。本文介绍了染料敏化纳米薄膜太阳能电池的结构和工作原理,并对其组成要素如染料敏化、TiO2纳米膜、电解质等最新研究进展进行了简述。     

TiO_2包覆层结晶度对染料敏化太阳能电池性能的影响

二氧化钛(TiO_2)纳米颗粒广泛应用于染料敏化太阳能电池的光阳极。设计了一种以TiO_2纳米颗粒包覆Ag纳米线阵列的异质结作为光阳极的新型结构的染料敏化太阳能电池。通过控制水热反应温度制备了两种具有不同结晶度的TiO_2纳米颗粒包覆层,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)对包覆层的形貌和晶体结构进行了表征,通过I-V曲线和紫外光电子能谱(UPS)分析了TiO_2包覆层的结晶度对电池性能的影响。结果表明:TiO_2包覆层的结晶度对组装后的电池效率具有显著影响,TiO_2结晶度较低的电池具有较高的开路电压(Voc),结晶度较高的电池具有较大的短路电流密度(Jsc)。理论分析表明:电池开路电压的差异来源于TiO_2包覆层结晶度不同导致的电子结构的变化;而短路电流密度的差异则是由光阳极表面积大小和电子从染料激发态向TiO_2导带注入效率不同造成的。     

低温无模板法制备Tio2空心球及其光电性能

基于Ostwald熟化作用的机理,采用无模板法,在低温水热条件下制备了TiO2空心球（TiO2-HS）。探讨了水热反应时间和表面活性剂的种类对TiO2-HS形貌的影响。在以Ti（SO2）：为钛源,尿素为表面活性剂,180℃水热反应15h后得到了微米级、锐钛矿型的TiO2-HS,比表面积和孔容积分别达到了100．728m2／g、0．270cm3／g,平均吸附孔径为10．718nm。将TiO2-HS应用于染料敏化太阳能电池的光阳极,光电转换效率达到5．48％。表明空心球结构提高了材料的比表面积,增强了光子吸收效率,光电性能得到了很大提高。     

四脚状CdSe敏化TiO2纳米管阵列薄膜光电性能研究

采用阳极氧化法在钛基底上生长了一维高度有序TiO2纳米管阵列,并与CdSe四脚状晶体及CdSe量子点组装成一种新型的量子点敏化太阳能电池( QDSSCs).该阵列结构为光生电子的传递提供了快速通道,CdSe四脚状三维空间结构增加了其吸附在TiO2纳米管阵列的稳定性.采用XRD,SEM和HR-TEM对阵列及CdSe四脚状和量子点进行了表征.考察了CdSe四脚状和量子点敏化纳米管阵列三电极电池结构的光电性能.XRD谱图表明TiO2的锐钛矿晶型特征峰没有发生变化,同时出现了一系列的CdSe六方晶型和立方晶型特征峰.SEM图表明所制备的TiO2具有高度有序的纳米管阵列结构,且孔径大小均一、约为120 nm,长度近13.8 μm.TEM和HRTEM图表明CdSe量子点具有四脚结构,CdSe核的直径约为4.1nm,臂宽约为3.1nm,臂长约为16.0nm.结果表明:通过四脚状CdSe修饰TiO2纳米管阵列基电极在可见光谱区域的吸收得到了明显增强;此外,在模拟太阳光(AM 1.5 100 mW·cm-2)的照射下,四脚状CdSe敏化比CdSe量子点敏化TiO2纳米管阵列三电极结构电池的光电转换效率高,它们分别为0.13％和0.30％.     

染料敏化太阳能电池中多孔电极制备及性能

将喷涂法应用于制备染料敏化太阳能电池光阳极,具有浆料制备简单、易操作、成本低廉等优势.本文以钛酸丁酯和P25为原料配制浆料,采用喷涂法制备二氧化钛薄膜,选择乙二醇作为造孔剂,探索了乙二醇的最佳加入量.通过对电池I-V曲线,二氧化钛薄膜表面粗糙度、染料吸附量和漫反射谱,以及光阳极的扫描电镜照片和交流阻抗图谱的分析,得到如下结果:当乙二醇与钛酸丁酯的体积比为1:1时,二氧化钛薄膜的粗糙度最大,即孔隙率和比表面积最大,因此染料吸附量达到1.47×10-7mol·cm-2,电池性能最好,其中开路电压为0.69 V,短路电流为13.0 mA·cm-2,光电转化效率达到5.38%,比不加造孔剂时增加了将近1倍,此时电子的扩散转移电阻也最小.      

纳米/微米Al2O3-ZrO2内衬复相陶瓷的自蔓延高温合成

采用SHS重力分离技术制备出内衬Al2O3-ZrO2复相陶瓷.复相陶瓷基体主要由纤维状(Al2O3+ZrO2)共晶体组成,其中共晶体的ZrO2纤维直径达到纳米/微米尺度.经Vickers压痕法测试其断裂韧度为15.96MPa·m1/2,SEM观察和陶瓷材料断裂韧度测试得出裂纹的扩展主要受共晶体中Al2O3-ZrO2纳米/微米相增韧机制控制,迫使裂纹沿共晶体边界或层片共晶体Al2O3-ZrO2相界偏转,从而维持了该复相陶瓷较高的断裂韧度.     

新型溶剂热体系制备特殊暴露面锐钛矿TiO2纳米棒的合成研究

以四丁基氢氧化铵(TBAH)为形貌控制剂,采用一种新的无氟溶剂热反应体系,实现了特定晶面的可控合成,制备出了锐钛矿型TiO_2单晶纳米棒材料。所获得的TiO_2纳米棒主要由表面的{010}小平面控制。用该纳米棒制成的染料敏化电池(DSSCs)的短路电流密度J_(sc)约为10.9 mA/cm~2,开路电压V_(oc)约为0.74 V,光电功率转换效率约为5.75%;比用商业P25型TiO_2制成的DSSCs具有更为优异的电池性能,电池的短路电流密度、填充因子、功率转换效率分别提高了2.83%、10.94%和10.58%。在材料表征的基础上,对其形成机理进行了初步的探讨。     

纳米TiO2改性彩色涂层钢板的涂层老化性能

 采用超声预分散结合湿球磨法和分散剂复配方式对纳米TiO2进行表面改性处理,研制了均匀稳定分散的纳米TiO2分散液,表征了纳米TiO2改性后的彩涂板涂料及涂层性能。结果表明：纳米TiO2在分散液中的粒径集中分布在60~100 nm范围,可完全吸收330 nm左右的紫外线,对长波紫外线的散射吸收作用强于对短波紫外线的散射吸收。纳米TiO2改性彩涂板涂料用量为w(TiO2)=20%~30%。纳米TiO2改性处理可提高涂层柔韧性和附着力,减少涂层色差变化,降低失光率。涂层抗紫外老化性能优于同类传统彩涂板涂料涂层。     

低量Gd^3＋／Fe^3＋共掺杂TiO2制备及催化活性

利用溶胶-凝胶法在煅烧温度540℃制备了纯的和不同Gd^3＋／^3＋共掺杂的TiO2纳米粉体,并用XRD技术对样品进行了表征。研究了Gd^3＋／Fe^3＋共杂量对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝的活性的影响,利用相结构与纳米TiO2光催化活性关系探讨了Gd^2＋／Fe^3＋共掺杂对纳米TiO2的光催化活性。结果表明,与纯TiO2相比,适量共掺杂Gd^3＋／Fe^3＋可以显著提高其光催化活性。当Gd^3＋／Fe^3＋共掺杂量为0．04％／0．04％,Ti02纳米粉体的光催化活性最佳,降解率为89．96％,其金红石相含量为32％,平均晶粒粒径为30nm,Gd^3＋／Fe^3＋共掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,减小晶粒尺寸这两方面均有利于提高光催化活性。     

低铬和中铬含钛铁素体不锈钢高温氧化行为

通过对低铬（409L）和中铬（439）含钛铁素体不锈钢在900 ℃下空气中开展恒温氧化试验,获得了两种钢的氧化动力学曲线,并结合EPMA、SEM和XRD等方法对氧化皮的结构进行了分析。结果表明,409L和439氧化动力学曲线均遵从抛物线规律,但409L抛物线速度常数远高于439;409L氧化80 h后氧化层结构由外侧Fe2O3和内侧(Fe,Cr,Mn)3O4复合尖晶石组成;439氧化80 h后氧化层外侧则由Cr2O3和(Cr,Mn)3O4尖晶石组成,内侧为一层SiO2,基体内还伴有钛的内氧化;较高的铬含量能保证TiO2内氧化颗粒稳定存在,而TiO2内氧化颗粒阻止离子迁移,显著降低氧化速度。     

镧、银离子掺杂对TiO_2光催化活性的影响

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯的TiO2纳米粒子和掺杂镧、银离子并且浓度分别为2%,5%的TiO2纳米粒子。利用XRD和UV-VIS对其进行表征,且在日光条件下,以甲基橙的光催化降解为模型反应,考察了纯的TiO2纳米粒子及不同镧、银离子掺杂浓度下的TiO2纳米粒子光催化活性。结果表明,在掺杂镧、银离子后,TiO2的本征吸收光谱比未经掺杂的出现不同程度的红移,在氧化剂的协同作用下使得甲基橙的降解效率有明显提高。     

Ag-28Cu钎焊TiNiSMA接头的微观组织特征

为充分发挥SMA的高阻尼特性,制作高性能的新型阻尼器,本文开展了TiNiSMA的钎焊制备及其性能研究。研究结果表明:焊接接头的界面组织主要为a-Ti+Ti2Cu(TiCu2及Ti(Ni,Cu))+Ag一次固溶体+Ag-Cu共晶。随着钎焊温度的不断升高,焊缝尺寸不断减小。钎焊温度为870℃时,连接层与母材界面以小型锯齿状结合,而生成的Ti2Cu相对形状记忆效应有利,组织致密。     

双相不锈钢中厚板在线酸洗工艺研究进展

在卧式连续喷淋酸洗机组上,利用原设备和H2SO4+(HNO_3+HF)酸洗液技术酸洗双相不锈钢中厚板,酸洗后表面出现浅灰色、下表面辊印缺陷。针对这些缺陷,以S32205双相不锈钢板为代表牌号,论述一种两段式混酸(HNO_3+HF)液酸洗方法,开展了两段式混酸(HNO_3+HF)液酸洗方法的实验室、工业化工艺试验和研究,并对原卧式喷淋酸洗生产线进行了技术改造。应用两段式混酸(HNO_3+HF)液工艺技术酸洗S32205钢板,在预先酸洗工艺段,混酸液HNO_3质量浓度为180g/L、HF质量浓度为90g/L,混酸液温度为43℃;在最终酸洗工艺段,混酸液HNO_3质量浓度为265g/L、HF质量浓度为56g/L,混酸液温度为43℃,一次酸洗合格率达到95%以上。从技术上解决了双相不锈钢中厚板酸洗后表面出现的浅灰色、下表面辊印缺陷,酸洗后的钢板表面呈银白色,色泽均匀,满足了双相不锈钢板产品标准关于表面质量的要求。     

Painted steel mounted dye sensitised solar cells: titanium metallisation using magnetron sputtering

Abstract

Dye sensitised solar cells (DSCs) have been assembled directly onto a prepainted construction steel substrate. This has been achieved by chemically isolating the underlying substrate through the application of a high temperature resistant organic polymer rendered conducting by applying a 1·2?μm collection electrode of magnetron sputtered titanium. The resultant DSCs achieved 2·9% energy conversion efficiency under one sun illumination compared to 3·2% for identical cells manufactured on 1?mm thick Ti coupons. The slight reduction in efficiency reflects the increasing resistance of the substrate 1·2?μm Ti layer, which results from microcracking during the titania sintering step.     

热氧化处理对纯钛耐腐蚀性能影响的研究

选取TA2纯钛为研究对象,在箱式电阻炉中进行不同温度与不同时间的热氧化处理,研究了不同工艺热氧化处理试样在36%~38%HCl(室温)和30%H2O2(36.5℃)中的耐腐蚀性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了热氧化处理试样表面形貌,XRD进行了物相分析,用电子天平称重。研究结果表明,TA2纯钛在600℃以上热氧化处理在其表面形成了比原始态更厚的金红石型TiO2氧化膜,且TiO2氧化膜随热氧化温度升高而加厚;热氧化后TA2试样在36%~38%HCl和30%H2O2中耐腐蚀性明显改善,改善TA2耐蚀性的最佳热氧化工艺条件为:热氧化温度700℃;热氧化时间330~500 min。     

水热法合成Ag2C03／ZnO异质结复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法合成了一系列不同Ag2CO3含量的新型Ag2CO/ZnO异质结复合光催化剂,运用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-visDRS）等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征,并以紫外光（254nm）为光源,评价了催化剂光催化降解甲基橙的活性,考察了不同Ag2CO3复合量、不同水热温度对ZnO复合光催化剂反应活性的影响．结果表明．当Ag2CO3含量为2％、水热温度为140℃,复合光催化剂具有最大的光催化活性,降解率达到86．31％．Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂具有更高的光催化活性主要原因是复合光催化剂对紫外光有很强的吸收能力,适量A龅C03能提高光生电子一空穴对的分离效率,并改善催化剂的物理性能．