TiO_2介孔球的形貌控制及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究-论文.pdf

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1、中国科学：物理学力学天文学2012年第42卷第7期：754—759《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAPhysica．Mechanica＆Astronomicaphys．scichina．comSClENCECHINAPRESSTiO2介孑L球的形貌控制及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究周静①，蔡冰②，高明①，张文华①，于东麒，由万胜①辽宁师范大学，大连116029；②大连理1_=f：大学精细化国家晕点实验室，大连116023联系人，E—mail：于东麒：useeu@163．corn；由万胜：wsyou@lnnu．edu．eel收稿日期：20120

2、3—29；接受日期：2012—05—25；网络出版曰期：2012—06—19国家重点基础研究发展计划(编号：2OO9cB22【)()o0)、辽宁省博士启动基金(编号：20101061)及大连市青年基金(编号：2010J21DW02)资助项目摘要本文通过简单的溶胶一凝胶和溶剂热后处理反应，以价格低廉、相对环保的正己胺作结构导向剂合成尺寸分布均匀、孔径为18．9nm、比表面积为89．76mg的锐钛矿相TiOz介孔球．通过使用不同烷基碳链长度的有机胺作为结构导向剂合成介孔球的研究表明：较长的烷基碳链，有利于形成质量较高的TiO介孔球；但是，只有当有机胺的烷基碳链长度

3、适中时，才能获得形貌最佳的TiOz介孔球．改变水与钛源的摩尔比可实现TiO2介孔球直径在300—1400rim间的有效调节．延长反应时间，球的表面越来越光滑，直径逐渐增加，最后可达近1400nm．选用正己胺为结构导向剂、不添加水、反应18h并经溶剂热后处理得到的TiO介孔球作为染料敏化太阳能电池的光阳极材料，吸附N719染料后得到的敏化太阳能电池的光电转化效率达到5．56％，与相同条件下用P25作光阳极材料得到的效率(5．27％)相比提高5．5％，初步显示了TiO2介孔球在太阳能利用领域中的应用潜力．关键词溶剂热合成，二氧化钛，介孔球，太阳能电池PACS：71

4、．22．+I．73．22．一f．61．46．一wdoi：】0．1360／1320】2—3451引言钛(TiO，)具有光电、光敏、气敏及压敏等优良性质，因此被广泛应用于光催化、太阳能电池、传感器、能量自1992年美国Mobil公司的研究人员发现高度储存与转化、避光剂等领域．TiO2材料的比表面有序的氧化硅介孔分子筛材料以来”，介孔材料在材积、晶型、形貌等特点在很大程度上影响它的应用领料科学领域引起了人们的广泛关注，同时也激发了域及实际效果，其中TiO球形形貌是众多研究焦点人们对其他体系介孔材料深入研究的兴趣．二氧化之一I6]．由于TiO，介孔材料大大增加了材料的

5、比表引用格式：周静，蔡冰，高明，等TiO2介孔球的形貌控制及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究中国科学：物理学力学天文学，2012，42：754-759ZhouJ，CaiB，GaoM，etalSynthesisofmesoporoustitaniabeadswithcontrotlablemorphologyandapplicationindye—sensitizedsolarcells(inChinese)．SciSin—PhysMechAstron，2012，42：754-759，doi：10．1360／132012—345中国科学：物理学力学天文学201

6、2年第42卷第7期面积，使其被广泛用于表面吸附分离和催化等领域【．(TIP，Acros，98％)，继续搅拌2min后停止搅拌，分别近年来，TiO：介孔材料作为敏化太阳能电池光阳极中静置1，2，4，8，18h，以考察反应时间对球的形貌的吸附敏化剂的载体材料，其合成方法和应用研究日影响：益受到重视J．(3)将离心得到的白色粉体，乙醇洗涤后于纳米TiO2的合成方法主要有醇盐水解法、溶胶．70。c烘干，即得到TiO2前驱体球，命名为PB．HA．0凝胶法、水热法等，其中溶胶一凝胶法合成过程简单易H2O．18h．其中，PB(PrecursorBead)代表前驱体球．行，水

7、热法能直接制得结晶良好的高纯粉体，因此常2．1．2TiO2前驱体球的晶化扩孔制备TiO2介孔球用于纳米粉体的制备．Caruso课题组【l叫以十六胺作为结构导向剂，合取1．0g前驱体球PB—HA．0H2O一18h，分散到20成尺寸均一的TiO2介孔球(d=14—23nm)，此介孔球mL无水乙醇和超纯水中(体积比为2：1)，装入50mL反应釜中，于160。C反应16h．离心后得到的产物用作为染料敏化电池光阳极吸附染料的载体具有重要的应用价值ll】．但是十六胺价格昂贵，对环境污染乙醇洗涤后于70。C烘干，500。C焙烧2h，即得到TiO2介孔球，命名为TiO2一HA

8、．0H2O一18h．较大．相比之下，正