大面积3D有序介孔二氧化钛薄膜光子晶体制备与性能研究

介绍了大面积有序反蛋白石结构介孔二氧化钛薄膜光子晶体制备与性能研究的进展.为了保证二氧化钛骨架结构的稳定性和有序度,从而使氧化钛介孔薄膜达到大面积结构均匀,在介孔薄膜制备过程中采用了几种新的工艺方法,其中包括二氧化硅晶体模板的应用和用NaOH溶液代替常用的HF溶液作为模板去除剂.制备的介孔二氧化钛薄膜光子晶体的面积达到厘米尺寸,二氧化钛骨架的填充率达到17.4%,薄膜制备过程中的收缩率<3%.薄膜透射光谱研究结果表明,这种大面积3D有序的反蛋白石结构介孔二氧化钛薄膜具有非常优良的光子带隙特性,有望成为一类具有非常好的发展和应用前景的光子晶体材料.     

聚苯乙烯微球的制备及其在光子晶体中的应用

亚微米级聚苯乙烯微球是一类常见的制备光子晶体的材料。综述了分散聚合法和乳液聚合法制备光子晶体用单分散聚苯乙烯微球的研究进展;介绍了聚苯乙烯胶体球在蛋白石结构、反蛋白石结构和可调制光子晶体中的应用进展;并提出了今后的研究方向。     

溶胶-凝胶模板法制备有序大孔TiO_2微球

以无皂乳液聚合方法自制的单分散聚苯乙烯(PS)微球乳液为原料,利用PS自组装制备了有序胶体晶体模板("蛋白石"),采用溶胶-凝胶模板法制备了有序大孔TiO2微球("反蛋白石"),其孔呈六边形,孔径分布均一,约为200nm。运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其形貌特征及晶型进行了表征,结果表明,采用表面含有羧基的单分散聚苯乙烯微球及高的硅油黏度制得的模板有序度高;通过控制煅烧温度可以改变有序大孔TiO2微球的晶型,当煅烧温度为500℃时,其晶型为锐钛型,当煅烧温度为700℃时,其晶型则为金红石型。     

二氧化钛光子晶体的制备及其光学性能的研究

以PS胶体晶体为模板,用溶胶-凝胶法制备高填充率的二氧化钛反蛋白石结构的光子晶体薄膜.通过SEM、XRD、光纤光谱仪和紫外分光光度计对薄膜的表面形貌、成分组成和光学性能进行了研究,证实了该薄膜的光子晶体结构和优良的光学性能.     

反蛋白石结构三维有序大孔CeO_2的制备和性能EI北大核心CSCD

以单分散聚苯乙烯(PS)微球为构筑单元,用双基片垂直沉积方法制备高度有序的PS胶体晶体模板,再用模板法合成了具有反蛋白石结构的三维有序大孔CeO_2(3DOM-CeO_2)。用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)和N_2吸脱附等手段对样品微观结构进行了表征,并借助H_2-TPR分析了样品的还原性能。结果表明:PS胶体晶体模板排列高度有序,呈多层面心立方结构紧密堆积;所制备的3DOM-CeO_2具有三维周期性排列的多孔结构,其孔间距在280-300 nm,壁厚约为40 nm;样品的大孔骨架由粒径为5-10 nm的CeO_2颗粒所组成;与纳米CeO_2标样相比,3DOM-CeO_2样品具有更好的低温还原性能。     

表面活性剂模板法制备纳米TiO2有序薄膜

以表面活性剂吐温20为模板，乙酰丙酮修饰异丙氧醇钛的表面活性剂模板法制备了纳米多孔二氧化钛有序薄膜；并用于组装成染料敏化太阳能电池，在模拟太阳光下的光电性能测试表明：开路电压为0．715V，短路电流密度为11．99mA／cm^2，光电转换效率为5．34％。对二氧化钛有序膜的微观结构及结构特征进行了表征和讨论。     

胶态晶体模板法制备三维有序大孔材料及其应用

胶态晶体中的粒子一般具有蛋白石结构,通过胶态晶体空穴可以制备反蛋白石结构的多孔材料,孔径可由100nm以内到1000nm不等,并具有三维长程有序的孔结构,可望应用于光学器件、光子晶体、催化剂、特殊过滤膜及其它领域.重点介绍了胶态晶体模板法在多孔材料合成上的应用及其未来的发展前景.     

反蛋白石结构光子晶体及其应用的研究

反蛋白石结构光子晶体因具有完全光子带隙、制备材料广泛、特殊的周期结构、大的比表面积和连通的孔洞结构,近年来在自发辐射的调制、提高光催化反应速率和染料敏化太阳能电池反应速率等领域成为研究热点之一,并且在光、电、催化、传感、显示、检测等领域有着巨大的应用价值。介绍了反蛋白石结构光子晶体的基本概念及制备方法,阐述了反蛋白石结构在材料自发辐射的调制、能量传递的调制、促进物理化学反应、外界环境响应材料等方面的作用及其应用。     

染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池的研究和进展

染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池作为新型太阳电池，已经引起人们的广泛重视。该太阳电池制备方法简单、成本低廉，且能够获得比较理想的光电转换效率。本文详细介绍了染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池的研究现状和存在的问题，对该领域的未来发展做出了一些预测。     

胶体阵列及三维光子晶体制备的研究进展

单分散的胶体颗粒能自发排列成胶体阵列,其长程有序结构能获得许多特殊的性质.胶体阵列被用作制备可见光及近红外波长范围的光子晶体的基础.以其为模板制备的反蛋白石结构可拥有全光子禁带,为新一代光子器件开发和应用带来了希望.介绍了单分散胶体颗粒的主流制备方法,归纳总结了胶体阵列制备的几种方法和国内外最新的相关报道,简述了其在制备三维光子晶体领域的最新进展以及该领域国内外的研究进展.     

Holographically defined TiO2 electrodes for dye-sensitized solar cells

We describe a multibeam interference lithography for creating 3D polymeric porous structures. The coating of a TiO(2) shell and subsequent removal of the template produce holographically defined TiO(2) (h-TiO(2)) electrodes. We analyze the morphological features of the h-TiO(2) electrodes and consider their applicability to dye-sensitized solar cells (DSSCs). Specifically, the performance of the h-TiO(2) electrode was evaluated by comparison with a macroporous TiO(2) electrode produced from colloidal crystals. The h-TiO(2) structure possesses a larger specific area than the inverted colloidal crystals because of a bicontinuous air network with the TiO(2) shell. Consequently, the h-TiO(2) electrode can produce a 30% higher photogenerated electron current.     

微波辐照掺氮改性有序多孔TiO2微球制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和胶体晶体模板法制备了有序多孔TiO2微球,在微波辐照条件下对其掺氮改性,利用FTIR、SEM、XRD、XPS分析等方法对掺氮TiO2材料进行表征,并研究掺氮前后TiO2材料的光催化性能。实验结果显示,所制备有序多孔TiO2微球整体较致密,但局部有孔洞塌陷。微波辐照前后有序多孔TiO2微球的晶型没有改变,依然为锐钛型。XPS分析发现微波辐照制备掺氮有序多孔TiO2微球是可行的,且有序多孔TiO2微球中氮元素质量分数约为1.24%。掺氮有序多孔TiO2微球的光催化性能好于未掺氮TiO2的光催化性能。     

染料敏化太阳能电池光阳极TiO2薄膜的研究进展

在概述染料敏化太阳能电池工作原理基础上,着重分析电池光阳极TiO2薄膜的特性,并指出该薄膜在电池中所起的作用:负载染料、收集光生电子、分离电荷和传输光生电子;继而从表面修饰、离子掺杂、量子点敏化、制备复合薄膜、设计微观有序空间结构、设计核壳结构以及多手段共改性等方面对TiO2薄膜改性手段进行综述,并详细分析改性手段优化染料敏化太阳能电池性能的原因;最后,提出应把优化光阳极TiO2薄膜制备工艺及探讨薄膜接触面工作机理等作为今后的研究重点。     

FeS2/TiO2复合薄膜光电性能

采用溶液浸渍法在ITO导电玻璃表面的多孔TiO2薄膜上沉积了FeS2薄膜.使用Fe2O3粉末保护裸露在外的ITO导电膜在硫气氛中热处理后,制得了FeS2/TiO2复合薄膜.应用B531/H数显测厚指示表、数字式四探针测试仪、XJCM-8太阳电池测试仪等研究了FeS2/TiO2复合薄膜的厚度、ITO导电玻璃的电阻率以及FeS2/TiO2复合薄膜的光电性能.结果表明：此方法制得的FeS2/TiO2复合薄膜具有良好的光电性能;且ITO导电膜的电阻率变化较小.因而适宜制备色素增感太阳能电池（DSSC）.     

四方排列有序Ag/TiO2空心微球的制备及光催化性能

采用低温垂直沉积法制备了聚苯乙烯(PS)胶体模板,由于低温下粒子热运动受到抑制,排列时发生位错,因此模板中存在大面积四方排列结构。然后采用化学镀法、溶胶-凝胶法在PS微球表面依次沉积银纳米粒子、纳米TiO2,最后高温煅烧除去模板制备了四方排列有序Ag/TiO2空心微球。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品进行表征。结果表明这种材料很好地保持了模板的四方排列,具有高度有序的纳米结构。选择降解甲基橙溶液来检验样品的光催化性能,并与纳米TiO2薄膜、四方排列TiO2空心微球的光催化性能进行比较,结果表明四方排列Ag/TiO2空心微球具有最佳的光催化性能。这是有序空心纳米结构和银纳米粒子的沉积共同作用的结果。     

Influence of TiO2 nanofiber additives for high efficient dye-sensitized solar cells

TiO2 nanofibers were prepared from a mixture of titanium-tetra-isopropoxide and poly vinyl pyrrolidone by applying the electrospinning method. The samples were characterized by XRD, FE-SEM, TEM and BET analyses. The diameter of electrospun TiO2 nanofibers is in the range of 70 approximately 160 nm. To improve the short-circuit photocurrent, we added the TiO2 nanofibers in the TiO2 electrode of dye-sensitized solar cells (DSSCs). TiO2 nanofibers added in DSSCs can make up to 20% more conversion energy than the conventional DSSC with only TiO2 films only.     

Nanostructured TiO2 films for dye-sensitized solar cells prepared by the sol-gel method

TiO2 films were prepared on glass substrates using the sol-gel process for a dye-sensitized solar cell application. The TiO2 sol was prepared using hydrolysis/polycondensation. Titanium (IV) Tetra Isopropoxide (TTIP) was used as precursor and Nitric acid (HNO3) was used as a catalyst for the peptization. The crystal structure and morphology of the prepared materials were characterized by XRD, and an SEM. The observations confirmed the nanocrystalline nature of the TiO2. The reaction parameters, such as the catalyst concentrations, the calcination time, and the calcination temperature were varied during the synthesis in order to achieve nanosize TiO2 particles. The prepared TiO2 particles were coated onto FTO glass using a screen printing technique. The prepared TiO2 films were characterized by UV-vis. The TiO2 particles calcinated at low temperatures showed an anatase phase they grew into a rutile phase when the calcination temperature increased. The size and structure of the TiO2 particles were adjusted to specific surface areas. It was found that the conversion efficiency of the DSSC was highly affected by the properties of the TiO2 particles.     

染料敏化太阳能电池中CuO/TiO2薄膜制备及应用

采用普通直流电沉积和超声直流电沉积制备Cu∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜,而后在NaOH溶液中用电氧化的方法将Cu单质氧化成CuO,制备了CuO∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对两种复合薄膜电极的形貌和结构进行了表征,详细考察了电镀工艺参数(电流密度)和超声波对复合薄膜形貌的影响。同时通过稳态光电响应技术对复合薄膜电极组成的染料敏华太阳能电池(DSSC)的光电性能进行了研究,结果表明:通过普通直流电沉积在工艺参数(3mA/cm2、5min)处制备的复合薄膜组装的DSSC具有该体系下的最佳光电性能(Jsc=9.00mA/cm2、Voc=0.664V、FF=0.512、η=3.06%);在同等条件下通过超声辅助直流电沉积制备的复合薄膜组装的DSSC的最佳光电性能(Jsc=15.50mA/cm2、Voc=0.688V、FF=0.505、η=5.39%)出现在工艺参数为(6mA/cm2、5min)处。对比可知超声条件下的光电性能较好,且最佳光电性能工艺参数发生了后移。     

An unconventional route to high-efficiency dye-sensitized solar cells via embedding graphitic thin films into TiO2 nanoparticle photoanode

Graphitic thin films embedded with highly dispersed titanium dioxide (TiO(2)) nanoparticles were incorporated for the first time into the conventional dye-sensitized solar cells (DSSCs), resulting in a remarkably improved cell efficiency due to its superior electron conductivity. Massively ordered arrays of TiO(2) dots embedded in carbon matrix were fabricated via UV-stabilization of polystyrene-block-poly(4-vinylpyridine) films containing TiO(2) precursors followed by direct carbonization. For dye-sensitized TiO(2) based solar cells containing carbon/TiO(2) thin layers at both sides of pristine TiO(2) layer, an increase of 62.3% [corrected] in overall power conversion efficiency was achieved compared with neat TiO(2)-based DSSCs. Such a remarkably improved cell efficiency was ascribed to the superior electron conductivity and extended electron lifetime elucidated by cyclic voltammetry and impedance spectroscopy.     

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%。