溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳电池中的应用

用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛纳米晶,采用热重-差热(TG-DSC)、X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了保温时间对纳米晶的晶体结构和平均粒径的影响.结果表明:经430℃热处理得到的二氧化钛纳米晶主要表现为锐钛矿结构;随着保温时间从1h延长至3h,纳米晶的平均粒径从13.7nm增大到43.7nm.以所制二氧化钛纳米晶为光阳极材料组装了染料敏化太阳电池,并对其光电性能进行了研究,结果显示:粒径为25.4nm的二氧化钛纳米晶太阳电池表现出最佳的光电转化效率,其值为4.62%.     

共敏化有机染料分子对敏化太阳能电池短路电流密度的影响

基于实验报道的有机共敏化剂D35和XY1,运用量子化学手段研究了有机染料的电子结构和光电转换效率之间的关系.通过密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了电子结构和电子吸收光谱,研究对比了基于D35衍生设计的染料分子1-6.结果表明,D35分子共轭桥的甲氧基化提高了染料分子的可见光吸收强度,拓宽了光谱响应范围,使共敏化有机染料电池的最大短路电流密度明显提升.该研究可为有机染料共敏化太阳能电池的理性分子设计提供理论依据.     

掺杂铜和钒的纳米二氧化钛的光催化性能

采用溶胶-凝胶-水热后处理法制备掺杂铜和钒的纳米二氧化钛，并对所得的纳米二氧化钛光催化剂的成分、结构与光催化性能的关系进行研究。用X射线衍射、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱对其进行分析。研究结果表明：其晶粒直径约为6nm；电子-空穴分离效率提高；对可见光响应显著增强。通过光催化降解模拟实验，发现该二氧化钛粉末对甲基橙有机废水的降解率达到97．9％，所得到的掺杂纳米二氧化钛光催化剂扩大了对可见光响应范围，提高了光催化降解效率。     

硫化镉/Ru(Ⅱ)配合物复合敏化ZnO纳米晶多孔膜电极的光电化学

用光电流作用谱,光电流-电势图和UV-Vis吸收光谱研究了CdS和RuL2(NCS)2(L=2, 2'-bipyriclyl-4-4'-dicarboxylic acid)复合敏化ZnO纳米晶电极的光电化学行为。实验证实采用复合敏化比分别用CdS或Ru(Ⅱ)配合物单独敏化ZnO纳米晶电极效果好,通过复合敏化可防止导带上由光注入产生的电子的反向转移而避免了电子的损失。复合敏化电极使可见光光吸收增加,光电流起始波长红移至大于600nm,光电转换效率明显提高。     

芴与噻吩共聚物敏化二氧化钛在可见光下的光催化活性

紫外漫反射光谱表明,芴与噻吩共聚物PFT敏化二氧化钛在360~500 nm之间都有强吸收,其最大吸收边由387 nm(TiO2)红移至500 nm。荧光发射光谱显示,PFT吸附于TiO2表面时,其受激发后将电子注入TiO2导带。敏化后的TiO2在可见光下能有效将苯酚降解去除。     

有机染料及聚合物敏化纳米TiO_2光催化降解有机污染物的研究进展

本文综述了有机染料及共轭聚合物敏化纳米TiO2用于可见光照射下光催化降解有机污染物的研究工作。较系统地介绍了用于敏化TiO2的染料体系及其光催化降解的性能,阐述了有机染料敏化纳米TiO2的作用原理。最后介绍了我们最近采用共轭聚合物敏化纳米TiO2用于光催化降解有机污染物的研究工作。     

二氧化钛纳米晶的缺陷性质和光电性能

为研究二氧化钛纳米晶的缺陷性质对其光电性能的影响,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛纳米晶,利用X线衍射和正电子湮没寿命谱对样品的晶相、平均粒径和缺陷性质等进行表征,并以所得二氧化钛纳米晶为基础制备二氧化钛纳米晶薄膜,进一步分析其光电性能.结果表明:在450℃的热处理温度下,可以合成锐钛矿相占主要成分的二氧化钛纳米晶.随着热处理时间从30 min延长至90 min,二氧化钛纳米晶的平均粒径从12.8 nm增大到47.9 nm.随着平均粒径的增大,二氧化钛纳米晶表面缺陷的尺寸变小且浓度降低,同时晶界间的自由体积发生复合.在表面缺陷和平均粒径的双重影响下,二氧化钛纳米晶薄膜的瞬态光电流密度随平均粒径的增大表现出先增大后减小的变化趋势,其中,基于26.5 nm粒径二氧化钛纳米晶制备所得薄膜的瞬态光电流密度最大,其值为0.072 m A/cm2.     

三元氧化物基的染料敏化太阳能电池

采用简单的水热法合成粒径均一的三元氧化物锡酸锌纳米晶,并将其用作染料敏化太阳能电池的光阳极材料,首次以有机染料D131为敏化剂在标准光照条件下(光强为100 mW/cm2, AM 1.5)研究其光电性能,并与N719敏化剂作比较,结果显示以有机染料D131为敏化剂的电池光电性能较N719好,其光电转化效率达到2.18%. 进一步,研究了电解质中四-叔丁基吡啶(TBP)浓度对电池的光电性能的影响,在锡酸锌纳米晶为电极的电池中,TBP起抑制作用,这与已报道的TBP浓度对TiO2电极电池的影响不同.     

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型的高效率、低成本的光电池.起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到该电池性能的重要部件,且其敏化的效果是整个光电池光电转换效率的关键.本文介绍染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的基本结构和工作原理,从原理上指出了光阳极提高和改进的目标所在.综述了作为光阳极的纳米晶TiO2薄膜的分类及常用的制备方法和敏化方法.在制备技术方面,指出丝网印刷技术由于其大面积制备的可操作性,是实现未来工业化的手段,但它依然需要改进和优化:在染料敏化上,寻找低成本、高性能的敏化剂将是今后研究的重点.通过光敏化,获得具有好的光收集效率、快速的电荷传输以及优越的抑制电荷复合性能的多孔膜,将是未来染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池光阳极研究的方向.     

硬脂酸凝胶法制备TiO2纳米粉末及其表征

以硬脂酸、钛酸四丁酯为原料,用硬脂酸凝胶法制备了TiO2超细粉末.运用差热-热重(DTA-TG)、傅里叶红外光谱对制备过程进行了表征;用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对纳米晶的粒径和形貌进行了表征.不同温度处理可得到不同晶型和形貌的纳米二氧化钛.     

电化学沉积四氨基酞菁镍敏化纳米TiO2电极

为寻找高效低成本的染料及其在纳米晶体表面新的键合方式,用电化学方法制备了四氨基酞菁镍敏化纳米T iO2电极.用阳极氧化水解法和丝网印刷法制备纳米T iO2电极,以此为工作电极研究了四氨基酞菁镍在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DM SO)中的循环伏安曲线,分析了四氨基酞菁镍的氧化还原电位.用恒电位沉积制备了四氨基酞菁镍敏化纳米T iO2电极,探讨了沉积电位及时间对电极性能的影响.实验结果表明,在1.0V恒电位沉积得到的电极光电性能最好,沉积时间24h电极性能趋于稳定,实验证明以电化学沉积法制备的敏化T iO2电极的光电性能高于自组装法.     

TiO2/PbS/Ru(bpy)2(NCS)2纳米多孔膜电极的光电化学研究

用染料Ru(bpy)2(NCS)2对ITO/TiO2/PbS复合半导体纳米多孔膜电极进行敏化,用光电化学方法研究ITO/TiO2/PbS/Ru(bpy)2(NCS)2电极的光电化学行为及组成光电池的能量转换效率.结果表明,该电极作为太阳能电池光阳极的能量转换效率与TiO2/PbS 复合半导体中PbS的含量有关.     

Fabrication and characterization of TiO2 -based dye-sensitized solar cells

Dye-sensitized solar cells TiO_2 with were fabricated.The phase composition and microstructures of the solar cells were examined by X-ray diffractometry and transmission electron microscopy,and the energy levels of the present solar cells were also discussed.The results show that a solar cell mixed with xylenol orange and rose Bengal shows a higher conversion efficiency compared to solar cells with a single dye.An introduction of amorphous TiO_2 layers results in an improvement of the conversion efficien...     

铝片TiO2薄膜在降解4BS染料中的应用

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺在铝片表面制得了均匀透明的TiO2薄膜,考查了其光催化降解4BS染料的活性,研究了热处理温度、涂覆层数、以及溶液改性等因素对TiO2薄膜的光催化性能的影响.结果表明:该薄膜能有效降解4BS染料,热处理温度、涂覆层数影响薄膜的性能,层数为5,热处理温度为600 ℃的薄膜具有较高的光催化活性.TiO2薄膜对加入Fe3+的4BS溶液的降解率明显提高.     

POMs/TiO2复合催化剂光催化降解染料废水的研究

采用溶胶-凝胶方法表面修饰TiO2制备了几种POMs/TiO2复合光催化剂,考察了催化剂在紫外光照射下对模拟染料废水(茜素红溶液)的光催化降解行为.结果表明:POMs/TiO2复合催化剂较纯TiO2光催化降解茜素红活性明显提高,其中复合催化剂Cr3OSiW12/TiO2光催化降解模拟染料废水(茜素红溶液)效果最佳.反应最佳条件:催化剂为Cr3OSiW12/TiO2,多酸质量分数为0.5%,催化剂用量为15 mg,茜素红溶液浓度为0.1mmol/L.茜素红降解质量分数可达74.6%.     

光催化降解酸性大红G及其产物的可生化性

采用紫外灯作为光源,以悬浮态TiO2为催化剂对偶氮染料酸性大红G的光催化降解及其产物的可生化性进行了研究.讨论了催化剂投加量、pH值、曝气速度以及反应时间等因素对光催化降解酸性大红G的影响.结果表明,染料初始浓度为100 mg/L的酸性大红G光催化降解最佳条件为:pH=2.5,催化剂的投入量为1.0 g/L,曝气流速为400 mL/min,光照时间为120 min.在此条件下,酸性大红G脱色率可达到99.6%,CODCr降解率达到73.8%,可生化性指数达到最大值0.37.     

电子束辐照纳米TiO2多孔薄膜及在太阳电池中的应用

用电子束辐照了纳米TiO2多孔薄膜,并将其应用于染料敏化太阳电池,结果表明,电子束辐照可以提高太阳电池的短路电流,而开路电压基本不变.运用XRD分析了电子束辐照前后纳米TiO2多孔薄膜的晶型和晶粒度,发现电子束辐照不会造成纳米TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,其晶粒度随电子束辐照注量的增加,存在着先增大、再减小,然后再增大的趋势.运用XPS分析了电子束辐照前后纳米TiO2多孔薄膜中Ti、O的化学状态,说明电子束辐照主要是使纳米TiO2多孔薄膜中氧充足状态的O1s逐渐减少,而不是通过Ti3+来改善太阳电池的性能.     

微波反应制备纳米TiO2-Fe2O3复合材料及其光催化性能

以TiCl4,FeCl3为原料,尿素为沉淀剂,采用微波加热,均相沉淀法合成了一系列纳米TiO2-Fe2O3复合材料.XRD分析证明反应前驱体为非晶态,500 ℃以上转变为锐钛矿结构.TEM形貌观察,粒子基本为球形,平均粒径为20 nm.EDS分析证明产品中Ti∶Fe的分析测定值与实际的投料值基本一致,并且掺杂均匀性好.光吸收及光催化实验发现Fe的摩尔分数为5%时,光催化效果最好,在日光照射180 min后,此TiO2-Fe2O3复合材料对藏蓝染料溶液降解率接近100%.     

TiO_2光阳极有序微结构的纳米压印工艺

提出一种以常温紫外固化纳米压印技术实现定制化微结构TiO_2纳米晶岛薄膜制备的工艺,用于制备垂直于透明导电基底的TiO_2薄膜光阳极.混合TiO_2粉体、分散剂、乳化剂、酒精和光固化树脂等,制备可紫外光固化的TiO_2溶胶,并经步进压印形成宽度为3μm的具有离散纳米晶岛微结构的薄膜,经保压复型优化压印工艺后处理,保证了离散纳米晶岛微结构的高保真度.经600℃烧结去除薄膜中的掺杂物,退火至450℃后获得了定制化微特征的锐钛矿型TiO_2半导体薄膜.在N719染料敏化条件下,制备出了定制化微结构光阳极的染料敏化太阳能电池.AM1.5(0.1w/cm~2)光照条件下的测试实验结果表明,该电池的光电转化效率可达2.7%.此工艺有望应用于制备高稳定性固态或准固态电解质染料敏化太阳能电池.     

CuInS2／石墨烯混合物的合成及其在太阳能电池中的应用

在不同的溶剂中通过温和的溶剂热法,成功地合成 CuInS2纳米晶体。这些合成好的 CuInS2粉末被 X光衍射表征后,又作为对电极被组装成染料敏化太阳能电池。通过检测可以发现乙二醇是合成 CuInS2过程中最佳的溶液。这主要表现在用乙二醇合成的 CuInS2作为电池对电极时的转化率可以达到5·49％,这个值要比用其他溶液合成的 CuInS2转化率高。然后,将在乙二醇溶剂中合成的 CuInS2粉末与石墨烯的氧化物混合形成 CuInS2纳米晶体／石墨烯纳米复合材料,这种材料可以提高 CuInS2在染料敏化太阳能电池方面的性能。通过透射电子显微镜法,可以证明 CuInS2生长在石墨烯纳米网中。与传统的铂对电极电池（6·90％）相比,这种纳米复合材料具有相对较好的光电转化率（6·28％）。