TiO2介孔薄膜电阻对染料敏化太阳能电池光电转换性能的影响

TiO2介孔薄膜的电阻可能是影响染料敏化太阳能电池光电转化效率的主要因素之一.设计了一种可用于测试TiO2介孔薄膜电阻的方法,研究了2种不同电阻值的TiO2介孔薄膜的电阻变化规律和2种TiO2介孔薄膜组装的染料敏化太阳能电池(DSC)的光电转换性能.结果显示,采用低电阻的TiO2薄膜光电极有利于DSC光电转换效率的提高.     

模板法制备TiO_2纳米介孔薄膜

采用模板法在FTO玻璃上制备TiO2介孔薄膜,其中模板为PVC-g-POEM聚合物。通过控制PVC与POEM聚合物的质量比例来调节TiO2介孔薄膜孔径的大小及致密程度,分别得到高透过型的TiO2(对光波的透过率较高)介孔薄膜及高反射型的TiO2介孔薄膜(对光波的吸收率较低)。将高透过型、高反射型、高透过型/高反射型的TiO2介孔薄膜组装成染料敏化电池(DSSCs),结果表明:相同厚度下,基于高反射层/高吸收层的TiO2介孔薄膜的DSSCs的转化效率(4.7%)远远高于高吸收层的DSSCs(2.3%)、高反射层的DSSCs(1.5%)。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2介孔薄膜研究

采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃上制备TiO2介孔薄膜,重点研究了悬涂次数对薄膜的厚度及孔径大小的影响。对所制备的TiO2介孔薄膜进行X射线衍射分析,结果表明结晶度好,为锐钛矿结构;扫描电子显微镜研究结果表明,介孔的大小均匀且分布均匀;对不同厚度的介孔薄膜进行光学性能研究,及光电转化效率研究,结果发现,随着薄膜厚度的增加,吸光性逐渐增强,但是光电转化效率表现出先增加后减小的趋势。     

介孔氧化镍薄膜的制备及超级电容器性能研究

以阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为基底,利用水热法在基底上成功制备出NiO介孔薄膜。并用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析薄膜的晶体结构及形貌。高比表面的介孔结构以及TiO2纳米管阵列基底的定向电子传输途径使该介孔NiO薄膜在充放电电流密度2.5A/g下电容量为918F/g,在充放电电流密度为5A/g下循环2000圈之后容量保持93%,是较为理想的超级电容器材料。     

基于双层TiO2复合ZnO薄膜电池的制备及光电性能的研究

采用二氧化钛(P25)、粘接剂和溶剂经研磨制备致密二氧化钛薄膜,并结合水热法在致密薄膜上制备多孔二氧化钛薄膜,然后再将其浸渍在醋酸锌溶液中制备成TiO2/ZnO复合薄膜,将所制得的复合薄膜分别作为光阳极制备成染料敏化太阳能电池.通过对光电性能的比较研究,底层致密外层多孔二氧化钛薄膜远远优于致密二氧化钛薄膜,而在醋酸锌中浸泡80 min时所得TiO2/ZnO复合薄膜的光电性能最好,光电转换效率高达4.36％.     

利用有机介质丝网印刷技术制备TiO2纳晶电极

在水热法制备TiO2胶体的基础上,加入松油醇、聚丙烯酸酯、Tx-100、乙基纤维素组成浆液,利用丝网印刷技术制备了染料敏化纳晶多孔TiO2薄膜电极.在光强为100mW/cm2的条件下,TiO2电极显示了良好的光电化学性能,由介孔TiO2电极组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达6.9%.     

TiO2/CuInS2复合纳米棒阵列的制备及其光电性能

采用两步溶剂热法在氧化氟锡(FTO)导电玻璃基底上制备了CuInS2敏化TiO2纳米棒阵列复合薄膜光阳极.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了复合阵列薄膜的晶体结构和表面形貌,同时采用紫外可见吸收分光光度计(UV-Vis)及光电流电压(I-V)曲线研究了CuInS2敏化TiO2纳米阵列薄膜的光学及光电化学性质.研究结果表明,TiO2纳米棒阵列薄膜被CuInS2敏化后在可见光区的吸收有明显的增强.在模拟太阳光照射下(100 mW/cm2),利用这种复合薄膜作为光阳极组装的量子点敏化太阳能电池的开路电压为0.29 V,短路电流密度为0.15 mA/cm2,具有一定的光电转换能力.     

叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜制备及其光电性能研究

采用溶胶-凝胶法在不同基体表面制备了叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合薄膜表面形貌和晶体结构进行表征.采用紫外-可见吸收光谱法和电化学方法来研究复合薄膜光学与光电化学性能特征.结果表明,所制备的叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜表面连续、均匀、致密;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型结构,SnO2为金红石型结构;紫外-可见吸收光谱测试表明叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜较纯TiO2薄膜的吸收范围拓宽;稳定电位随时间变化曲线(OCP-t)结果表明,叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜光照下其光电化学性能高于纯TiO2薄膜;同时,光照后叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜能有效储存TiO2先生电荷,延续对不锈钢基体的光生阴极保护性能.经比较,叠加3层SnO2的TiO2/3SnO2复合纳米薄膜改善光电性能最佳.     

介孔TiO_2膜的制备及其吸附性能研究

以钛酸四异丙脂为原料,采用粒子型溶胶路线制备出稳定的TiO2溶胶,通过浸渍涂膜法,在孔径为100nm的管式Al2O3微滤膜支撑体上制备出介孔TiO2膜。研究了介孔TiO2膜的制备过程对其完整性及孔结构的影响,同时考察了非负载介孔TiO2膜对染料酸性橙7和亚甲基蓝的吸附性能。在溶胶中加入适量的PVA和HPC,控制浸涂时间,在450℃焙烧1h可获得完整的介孔TiO2膜,膜厚约0.5μm,孔径分布于3~10nm。介孔TiO2膜对酸性橙7及亚甲基蓝吸附量随pH值变化,调节pH值可减少吸附造成的膜污染。     

ZnO调制改性染料敏化太阳能电池TiO2光阳极研究

采用丝网印刷的方式制备了染料敏化太阳能电池的TiO2薄膜光阳极、TiO2-ZnO复合薄膜光阳极以及TiO2/ZnO双层薄膜光阳极,研究了ZnO对TiO2薄膜光阳极的调制改性作用。研究结果表明分别以醋酸锌和ZnO直接掺杂制备的TiO2-ZnO复合薄膜光阳极同未掺杂的TiO2薄膜光阳极相比,以醋酸锌为原料制备的复合薄膜光阳极使电池转换效率提高了1倍,而由于微米量级的ZnO的粒径大,用其作原料制得的复合薄膜光阳极反而使电池的转换效率有所降低。以醋酸锌为原料制备的TiO2/ZnO双层薄膜光阳极同TiO2薄膜光阳极相比,电池转换效率提高了13倍,通过性能优化后电池的转换效率达到4.7%。     

PEG1000用量对多孔TiO_2薄膜结构及光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为钛源,PEG1000为模板剂,乙酰丙酮为稳定剂,制备了TiO2溶胶,通过浸渍-提拉法在载玻片上制备了多孔TiO2薄膜。采用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见透射光谱、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附等对TiO2薄膜的晶相结构、表面形貌、化学组成及TiO2粉体的BET比表面积和孔径分布进行了表征。考察了TiO2薄膜对甲基橙的光催化降解活性。实验结果表明,TiO2薄膜催化剂的晶型为锐钛矿型,Ti以Ti4+形式存在。随着PEG1000添加量的增加,薄膜表面形貌变得粗糙,孔数量先增加而后下降;多孔TiO2薄膜在紫外区域内的吸收边沿向短波方向移动,薄膜透射率也发生波动,但薄膜的厚度基本不变。当PEG1000添加量为2.0g时,薄膜中存在大量的介孔,薄膜的比表面积最大,光催化性能最佳。     

介孔TiO2微球水热法合成及在染料敏化太阳能电池中的应用

以Ti(SO4)2为钛源,采用尿素辅助水热法合成了介孔TiO2微球,利用XRD、FESEM和比表面积分析仪对样品的晶型、形貌和比表面积进行分析,探讨了尿素加入量对TiO2微球的颗粒尺寸、比表面积、孔径和孔容的影响。采用刮涂法,用所合成的介孔TiO2微球制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)的光阳极,结果表明,尿素用量为1.2g合成的介孔TiO2微球所组装的电池在模拟太阳光的照射下(100mW/cm2,AM1.5),光电转换效率为6.2%,明显高于商用P25纳晶所组装的电池光电转换效率(4.24%)。     

TiO2复合薄膜光生亲水及防结雾性能研究

利用中频交流磁控溅射技术制备了TiO2薄膜、Ag/TiO2复合薄膜和TiO2:MoO3复合薄膜,研究了TiO2薄膜的光生亲水性和防结雾特性,讨论Ag及MoO3对TiO2薄膜光生亲水性的影响.发现:制备的TiO2薄膜有良好的光生亲水性和防结雾效果,同时薄膜越厚其光生亲水性越明显.800 nm的TiO2薄膜在TUV辐照3 min后其接触角可下降至2°以下.Ag/TiO2复合薄膜是一种接触角在较大范围内可变的薄膜材料,紫外辐射可使其接触角在120°到0°间调节.而TiO2:MoO3复合薄膜的光生亲水性则远比TiO2薄膜差.     

模板法制备TiO2介孔材料的研究进展

TiO2介孔材料在催化、吸附及分离等领域具有十分重要的应用,是当今介孔材料研究的热点之一。本文综述了介孔材料的分类,概述了模板法制备TiO2介孔材料的机理及不同类型的模板剂在TiO2介孔材料制备中的应用,指出了模板剂脱除过程中存在的问题,并对介孔材料的研究和应用前景进行了展望。     

有序大孔TiO2双层膜的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以垂直沉积法制备的聚苯乙烯(polystyrene,PS)胶体晶体为模板,钛酸四异丙酯为钛源,通过浸渍-煅烧工艺制备了具有分层次有序结构的大孔TiO2双层膜,并作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱仪和氮气吸附-脱附分析仪等手段对样品进行了表征。结果表明,有序大孔TiO2薄膜较好地复制了PS模板的三维有序结构,且有较大的比表面积。光电性能测试结果表明,与以纯P25薄膜为光阳极的DSSCs相比,有序大孔TiO2双层膜为光阳极能够明显提高DSSCs的光电转换效率,可从4.16%提高到6.08%。该类型分层次有序结构大孔TiO2双层膜在DSSCs中具有重要的潜在应用价值。     

TiO_2纳米管/介孔SiO_2复合膜的制备及生物活性研究

以表面构筑了TiO2纳米管阵列的金属钛为基底,采用溶胶-凝胶工艺和浸渍-提拉技术涂覆介孔SiO2薄膜,构建了TiO2纳米管/介孔SiO2复合膜。利用SAXRD、FTIR、HRTEM和FESEM等表征样品的结构和微观形貌。研究表明,在高度有序、规整排列的TiO2纳米管阵列基底上,利用溶胶-凝胶工艺和浸渍-提拉技术涂覆有六方相介孔SiO2薄膜的复合膜具有良好的生物活性。     

THF改性反胶团微乳液法制备纳米TiO2多孔薄膜的性能

四氢呋喃(THF)改性反胶团微乳液法可制备出粒径小而均匀并呈球形的纳米非晶态TiO2多孔薄膜.将所制备的非晶态TiO2薄膜应用于染料敏化太阳能(DSC)电池,并与P25纳米晶粉体制备的晶态TiO2薄膜及其DSC性能进行对比.结果显示,虽然非晶态TiO2多孔薄膜的染料吸附量明显低于P25纳米晶薄膜,但由于微观结构和制备方法的不同,所组装的DSC光电转换效率达到4.68%,与P25纳米晶薄膜的光电转换效率相当.研究结果表明,由于相比P25纳米晶TiO2薄膜,非晶态TiO2多孔薄膜制备工艺简单,用于DSC具有明显优势.     

N掺杂介孔TiO_2纳米粉体的制备

以聚乙二醇400为表面活性剂、二乙醇胺为抑制剂,采用蒸发诱导自组装法(EISA)制备了介孔TiO2纳米粉体,并利用尿素为掺杂剂通过固相反应制备出高活性N掺杂介孔TiO2纳米粉体.利用XRD、FE-SEM、TG-DSC等方法对粉体的物相和形貌进行分析表征.结果表明,合成的粉体尺寸分布均匀、纯度高、具有均匀分布的介孔网状结构;N掺杂使介孔TiO2纳米粉体的UV-Vis光吸收曲线产生红移.     

磁控溅射TiO2膜的真空度对薄膜亲水性影响的实验研究

采用反应溅射技术可以制备出具有亲水作用的TiO2薄膜。这种TiO2薄膜断面呈现柱状晶体结构。薄膜表面出现不规则起伏。薄膜的晶相主体均为锐钛矿型。TiO2薄膜的光透射谱变化不大。这种TiO2薄膜经紫外光辐照后,可以降低水和TiO2薄膜表面之间的接触角。不同工艺条件下制备的TiO2薄膜接触角相差很大。在纯氧条件下,薄膜制备的真空度对薄膜的亲水性有着决定性的影响。     

碘掺杂TiO_2薄膜电极制备和光电性能研究

以碘酸钾为碘源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备碘掺杂TiO2纳米粉体,采用旋涂法制成以ITO导电玻璃为基底的碘掺杂TiO2薄膜电极,并经300～600℃退火处理。采用XRD、XPS和紫外-可见吸收光谱等对样品微观结构、化学成分和光学特性进行表征,并对碘掺杂薄膜电极和纯TiO2薄膜电极的光电化学性能进行测定比较。结果显示少量碘掺入到TiO2,但经碘掺杂的TiO2紫外-可见光吸收限明显红移到可见光区（450～600nm之间）,碘掺杂TiO2薄膜电极经适当温度处理的光响应性比纯TiO2得到明显改善。