tio2在光催化降解甲基橙及dssc光阳极中应用的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要二氧化钛（TiO2）作为一种重要的半导体材料，在光催化治理污染物及染料敏化太阳能电池（DSSC）中的应用越来越广泛。将TiO2的粒径尺寸控制在纳米级别，可以增大颗粒的比表面积，对表面污染物或染料的吸附能力将大大增强。然而，目前制备纳米TiO2的方法普遍存在高温、高耗能及工艺复杂等缺点，且制备出的TiO2多为粉末状，不能依附在载体表面，因此不便于回收再利用，而且还会造成二次污染。目前，由实验室自主研发的一种低温下制备纳米TiO2多孔薄膜的新技术，该项技术以镍网为载体，采用阴极电泳沉积法在镍网上制得纳米多孔TiO2薄膜。为了验证此种薄膜的光催化活性，在以甲基橙为目标

2、分子的模拟染料废水中进行了光催化降解研究。结果表明：TiO2催化剂的投放量越大，降解效果越佳。在酸性和碱性条件下，甲基橙降解率均能达到较高水平，随着溶液酸性或碱性的增强，降解率也随之增大；中性条件时，降解率最低。光催化降解甲基橙的降解速率与降解时间近似成准一级反应动力学关系，表观速率常数随初始浓度的变化而改变，在高浓度与低浓度时降解速率均不高。在薄膜中掺杂少量Fe，可以明显提高薄膜的光催化性能。同时，为了研究纳米TiO2多孔薄膜在染料敏化太阳能电池中的应用，采用浆料涂敷法在导电玻璃基底上制备二氧化钛薄膜。通过对各系列电池的测试，探讨了浆料组分、TiCl4表面处理以及单/双层膜结构对电池性能

3、的影响。结果表明：在浆料中适量添加PEG能改善粒子团聚状况；用TiCl4处理后，高温煅烧后留下的薄膜表面裂纹能得以修复；双层结构的薄膜与基底之间的结合比单层结构的薄膜更为牢固，能吸附更多的染料。通过以上这些处理方法，电池的开路电压、短路电流能得到显著提高。关键词：TiO2阴极电泳沉积法光催化染料敏化太阳能电池I华中科技大学硕士学位论文AbstractAsanimportantsemiconductor,TiO2playsamoreandmoresignificantroleinphotocatalyticdegradationanddye-sensitizedsolarcell(DSSC)

4、.TiO2particleswithnanosizecanhavelargerspecificsurfaceareas,whichisinfavorofpollutants’ordye’sadsorption.However,presentmethodsofpreparingnano-TiO2havesuchshortcomingsastheyneedconditionslikehightemperature,highpressureandcomplicatedtreatment.What’smore,thenano-TiO2fabricatedinpowdershapecanhardly

5、beattachedtocarrier,whichcanbringsecondarypollutionsincetheyaredifficulttoberecycled.HereweintroduceanovelapproachofpreparingTiO2filmsonconductivesubstratesatlowtemperaturebyelectrophoreticdepositionmethodwithoutsuccessivecalcinatetreatment.Thephotocatalyticactivityofthenon-calcinatedTiO2filmwasev

6、aluatedbydegradationrateofmethylorange(MO).ItwasfoundthatthedegradationrateofMOincreasedwiththeamountofTiO2,anditwashigherinbothacidicandalkalinemediathanunderneuralcondition.Inaddition,lowerpHwasmorefavorableforthedegradationofMO.ThephotocatalyticdegradationofMOcouldbedescribedaspseudo-firstorder

7、reactions.WhentheinitialconcentrationofMOincreasedfrom1mg/Lto10mg/L,thehighestdegradationratewasachievedat5mg/L.Theapparentreactionrateconstantwas−1calculatedtobe0.0098min.Fe-dopedTiO2couldsignificantlyimproveits