TiCl4处理和添加MgO对染料敏化太阳能电池性能的影响

利用TiCl4溶液对染料敏化太阳能电池(DSSC)阳极膜中导电基体和TiO2膜进行处理并研究了其对DSSC性能的影响.先用0.15mol/L TiCl4溶液处理ITO导电玻璃,涂膜后再用0.05mol/L的TiCl4水溶液处理TiO2膜以及在胶体中加入少量MgO,制备出光电转换效率高达8.47%的高效DSSC,而未经过任何处理的DSSC光电转换效率仅为5.75%,经过处理后的DSSC效率提高了47%.     

下转换发光粉Y2O3/Sm3+在染料敏化太阳能电池中的应用

采用沉淀法制备了Y2O3/Sm3+下转换发光粉,利用X射线衍射、荧光光谱对其进行了表征,并利用该发光粉具有下转换发光的特点将其应用于染料敏化太阳能电池(DSSC).结果表明,Y2O3/Sm3+下转换发光粉可以增加电池对太阳光的吸收范围,提高电池的光电流和光电压.研究了掺杂量对电池性能的影响,当掺杂量为3%时,光电转换效率从5.049%提高到5.94%,表明了其是一种有效提高光电转换效率的方法.     

染料敏化太阳电池电极工艺的比较研究

研究了以水热法和商业P25纳米氧化钛粉两种典型的工艺制备染料敏化太阳电池(the dye-sensitized nanocrystalline solar cell,简称DSSC电池),并对两种溶胶和电极特性进行了表征和分析,结合两种溶胶特性的测试,从溶胶颗粒大小、孔径和光学特性方面分析了溶胶特性对电池光电转换效率的影响.结果表明无论是从效率还是从成本方面考虑,以P25粉制备的DSSC电池都占据优势,为将来DSSC电池产业化采取何种工艺提供了一定的参考.     

TiO2双层薄膜电极与背反射共构DSSC制备及表征

提出并设计制备了一种新型的染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构.该结构是在DSSC的光阳极上通过丝网印刷技术制备由尺寸不同的纳晶粒子构成的双层纳米晶TiO2薄膜,并在DSSC对电极的背面置放一层镀银反光膜.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子衍射仪(XRD)等手段分析了双层纳米晶TiO2薄膜的结构和形貌.通过实验,获得了双层纳米晶TiO2薄膜的最佳膜厚,分析了镀银反光膜的反光率.研究结果表明:在AM15、光强100mW/cm2的模拟太阳光下测试,这种新型结构的开路电压、短路电流、填充因子分别为075V,1117mA/cm2和0523;光电转换效率达到438%,比相同条件下传统的三明治型结构提高了241%.     

静电雾化技术制备大面积染料敏化太阳能电池

目的验证以静电雾化技术自动控制加工制备大面积染料敏化太阳能电池(DSSC)的可行性和优势,为大面积DSSC向工业化生产转化提供借鉴和参考.方法采用静电雾化喷射沉积的原理和技术,将其与计算机控制的精密定位装置和导轨相结合组装成自动加工平台,用以制备大面积DSSC的TiO2光阳极薄膜.结果通过扫描电子显微镜的观察表明利用静电雾化喷镀自动加工制备的TiO2薄膜表面均匀,颗粒之间结合紧密,TiO2纳米粒子相互连接构成二维网状、多微孔的结构,有利于提高光阳极对光子的捕获效率.实测数据表明组装成的并联结构大面积DSSC可获得4.21%的光电转换效率.结论利用静电雾化喷射沉积技术与计算机程序控制相结合构建成的自动加工装置制备大面积DSSC是可行的,从工艺上实现了大面积TiO2光阳极薄膜的高效率高质量自动喷涂加工.     

三维TiO2纳米材料的制备及其光电性能的研究

采用溶剂热法,在环己烷-水体系中通过控制温度,在环己烷-水的液-液界面获得了由一维纳米棒组装而成的3种不同形貌的三维（3D）TiO2纳米材料,并对其组装的染料敏化太阳能电池（DSSC）的光电性能进行了分析。研究结果表明,温度对3DTiO2纳米材料的形貌有很大的影响,在60℃时,一维（1D）纳米棒只是组装成简单的3D球状结构;当温度升高至90℃和120℃时,形貌发生了明显的变化,球状结构转变为花状结构;当温度升高至150℃时,获得了海胆型形貌。由于形貌和粒径的影响,3DTiO2纳米材料对光的吸收能力以及比表面积均有明显地变化,从而导致其组装的DSSC的总光电转换效率差异很大,3D海胆型TiO2纳米材料组装的DSSC的总光电转换效率最大。     

TiO2/P3HT复合太阳能电池的制备和性能研究

用简单易行的一步水热法在透明导电玻璃FTO上制备了直径、密度及取向可控的TiO2纳米阵列,FTO同时作为底电极,用旋涂法将有机P型聚合物P3HT复合到阵列表面,磁控溅射制备Pt电极,组装TiO2/P3HT有机无机复合太阳能电池.通过XRD、SEM、紫外-可见光谱仪、I-V/J-V特性曲线等表征TiO2阵列薄膜及器件的结构、形貌和光电特性.研究制备TiO2纳米阵列的水热时间及无水乙醇的量对薄膜质量及复合太阳能电池光电性能的影响.通过优化各项参数,FTO/TiO2/P3HT/Pt简单双层结构的光器件在AM1.5,光强100mW/cm2下开,路电压Voc达到0.50V,光电转换效率IPCE达到0.11%.     

ITO/TiO2/PTh/N719复合电极的光电化学研究

以PTh和N719敏化TiO2得到了ITO/TiO2、ITO/TiO2/PTh、ITO/TiO2/PTh/N719太阳能电池光阳极,表征了各电极的光谱特性和光电性能。DRS分析表明,TiO2/PTh的吸收限在605nm处,带隙能为2.05eV。ITO/TiO2/PTh/N719复合电极的光电转换效率为6.2%。复合敏化电极中PTh与TiO2之间形成的p-n异质结能够减少光生电子-空穴的反向复合,提高光电转换效率。     

异质结表/界面修饰对杂化太阳电池性能的优化

为了增进无机半导体和有机聚合物半导体之间的相容性,优化电池的光电性能,基于一维无机TiO2纳米棒有序阵列和有机聚合物PCPDTBT,构建了一种结构为TiO2/PCPDTBT的杂化太阳电池。用一种有机三苯胺类两亲分子来调控此无机、有机材料的两相表/界面性质。采用SEM,TEM,XRD,EDS,UV-vis,PL等方法对杂化膜电极进行表征。电池性能测试表明,表/界面修饰后太阳电池的性能得到提高,电池效率η为0.81%;开路电压衰减测试表明,异质结表/界面经修饰后,杂化太阳电池的电子寿命有所提高。因此,通过异质结表/界面修饰改善活性层的形貌结构对电池性能有重要影响。     

藻胆体耦合Chlorin e6染料敏化太阳能电池的研究

采用超声波破碎结合蔗糖密度梯度离心的方法从钝顶螺旋藻中分离出纯度较高的完整藻胆体,探讨了具有超大分子结构的藻胆体作为染料敏化太阳能电池(DSSC)敏化荆的可行性,考察了藻胆体与Chlorin e6在纳米TiO2电极上的耦合敏化作用.研究发现,藻胆体可以组装在纳米TiO2电极上作为DSSC的敏化剂,藻胆体DSSC的开路电压0.55 V,短路电流0.50 mA/cm2,光电转化效率0.19%;藻胆体与Chlorin e6耦合敏化可以增大DSSC的短路电流,提高光电转化效率,且高于藻胆体和Chlorin e6单独敏化的加和,表现出明显的耦合效应,为进一步探讨光合膜蛋白在光电材料中的应用奠定了基础.     

KIT-6分子筛负载TiO2对罗丹明B光催化降解性能研究

通过溶胶-凝胶法制备不同含量的TiO2/KIT-6催化剂,并用XRD,N2吸附,TEM,FI-IR进行表征.负载材料中TiO2的晶型为锐钛矿相,负载材料的比表面积和孔体积随其中TiO2负载量的增加而减小,TiO2的平均粒径随其负载量的增加而增大.以罗丹明B为降解物进行降解实验并对不同TiO2负载量,重复使用率上对催化剂活性进行研究.结果表明:罗丹明B的光催化降解反应遵循一级反应动力学,550℃煅烧条件下制备的30%TiO2/KIT-6的催化活性最高.0.01g的催化剂对70mL的浓度为20mg/L的罗丹明B在25min的降解率达到94.5%.     

金红石型纳米二氧化钛制备中的若干影响因素

实验以TiCl4为原料,采用液相沉积法在低温条件下直接制备了金红石型纳米二氧化钛。重点研究了反应物浓度、温度、pH值、添加剂和煅烧等条件对产物形貌和尺寸的影响。经透射电子显微镜 (TEM )、X-射线衍射(XRD)和比表面分析(BET),得到的样品为金红石型,其粒子近似呈球形,通过控制反应条件可以得到不同粒径的分散均匀的纳米二氧化钛粉体。     

杂多酸-钛凝胶-聚乙烯基吡咯烷酮复合材料的制备与性能

以原位复合溶胶-凝胶新型制备方法,利用不同相对分子质量乙烯基吡咯烷酮预聚物产生的位阻效应阻碍钛凝胶团聚,将具有Keggin结构的磷钨酸和磷钼酸分别嵌入钛凝胶中制备杂多酸-钛凝胶-聚乙烯基吡咯烷酮复合材料。利用傅里叶红外分析仪、X线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备材料的结构和性能进行分析,结果表明:复合材料中保留着部分Keggin结构,其大部分已经消失,形成新的晶体结构;在紫外光的照射下,复合材料由淡黄色变为蓝色,经过20min光照后仍未饱和,之后,将材料置于无光的环境中,其很快变回淡黄色。     

乙醇钛水解制备超细铁掺杂二氧化钛及光电催化特性

用自制的乙醇钛前驱体,运用溶胶—凝胶法制备铁掺杂二氧化钛超细晶簇,铁离子的掺杂明显增加TiO2超细晶簇的室温光谱吸收,TiO2带隙发生红移,拓宽了光响应范围,提高了光子利用率。TEM、XRD分析表明超细TiO2晶簇在乙醇中分散均匀,粒径为10nm～20nm。     

聚丙烯酸固载纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能

采用改进的溶胶-凝胶法制备了水溶性TiO₂干凝胶,利用交联聚丙烯酸（PAA）强吸水性和三维网状结构特点,将TiO₂溶胶粒子固载到聚丙烯酸高分子链上,经过水热处理原位生长制备PAA/TiO₂纳米复合材料。通过拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等测试手段研究PAA/TiO₂纳米复合材料的结构特征,以甲基橙为模型污染物研究了PAA/TiO₂纳米复合材料的光催化性能。结果表明,纳米TiO2粒子被固载到PAA高分子链上,PAA吸水膨胀后扩展至整个反应空间,有效地增加了纳米TiO₂与有机污染物的接触面积,大大提高了光催化降解的效率。     

掺铁TiO_2用于NO_2~-光催化降解研究

采用溶胶 凝胶法制备了掺杂铁的TiO2 粉末 ,并用XRD、SEM、UV Vis漫反射光谱等技术手段考察了掺入铁TiO2 粒子形态的变化 ,以及掺杂与否对氧化降解NO-2 的影响 .研究结果表明 ,铁的掺入可影响TiO2 的结构相变及粒子大小 ,并且发现掺杂后TiO2 对NO-2 的氧化活性显著提高 ,在掺杂量 3 0 %时具有最佳活性 .     

The template preparation and characterization of three new shapes of titania nanometer-array systems

Nano-structure systems such as nano-structure de- vices and quantum devices have become a hot spot[1] in the materials science. Recently, the synthesis and the preliminary exploration of the properties of novel nano-structures or nanometer constitutional …     

氮掺杂暴露（001）面二氧化钛的制备及其可见光催化性能研究

以尿素为氮源、HF为调控剂,采用水热法制备了以（001）活性面为主的氮掺杂型TiO2催化剂.SEM、TEM、XRD、Raman及UV-Vis测试结果表明,TiO2及N-TiO2产品均为暴露（001）面的纳米片状锐钛矿结构,TiO2在高温900℃煅烧仍能保持锐钛矿结构.F-不仅对（001）面的暴露起到很好的调控作用,而且抑制了TiO2在高温下向金红石相的转化.氮的掺杂窄化了TiO2的禁带宽度,使其边带红移,在可见光区域有很强的吸收峰.并且,随着氮掺杂量的增多,N-TiO2在可见光的吸收峰增强.以可见光降解染料罗丹明B溶液作为探针反应,研究了不同N/Ti配比的N-TiO2的可见光催化活性,氮掺杂TiO2的可见光催化活性比照纯TiO2有明显的改善.     

锐钛矿TiO2纳米线的贮锂性能研究

采用水热法制备了TiO2纳米线．测试表明,该纳米线为锐钛矿相,直径为40～80nm,长度为300～1500nm,电化学贮锂可逆容量高、循环稳定性好,显著优于同相纳米晶．     

高活性碳氮共掺杂二氧化钛纳米线的制备与应用

一维纳米线(尤其是非金属掺杂的一维纳米线)具有电荷移动速度快和载流子复合率低的特点,其在温和条件下的制备备受关注.以硫酸钛为钛源、异丙醇为保护剂水热法制备了碳掺杂及碳氮共掺杂两种Ti O2纳米线,并进行了XRD、SEM、HRTEM、SAED、XPS、BET和UV-Vis等表征.结果表明,经500℃煅烧得到的碳氮共掺杂Ti O2纳米线含有Ti O2(B)和锐钛矿相,并在600℃时完全转变为锐钛矿相;在可见光激发下,相比于碳氮共掺杂纳米颗粒和碳掺杂纳米线,制备的碳氮共掺杂纳米线对阿特拉津的降解效果更好.原因在于:其一,碳和氮的引入有缩短催化剂价带、有效分离光生电子空穴和增加光生电子等作用;其二,600℃以上煅烧能延长锐钛矿到金红石的转化温度,避免产生催化活性低的金红石相.