水熱合成形貌可控納米TiO-,2-及其在染料敏化太陽能電池中的應用.pdf

1、由于在染料敏化太陽能電池、光催化和光水解等方面的優(yōu)異性能，納米TiO2的合成制備受到廣泛關注。同時其性能在很大程度上取決于TiO2的形貌，制備形貌可控的納米顆粒、納米管/棒和納米陣列結構，在理論與應用上均有重要意義。本文采用傳統(tǒng)液相水熱法合成了不同形貌的納米TiO2并研究了在染料敏化太陽能電池中的應用。
　　 (1)TiO2納米顆粒：采用硝酸作為膠溶劑，在230-250℃下水熱后，得到平均粒徑為15-23.6nm的銳鈦礦納米晶粒

2、，在240℃水熱條件下制得的電池，光電轉化效率相對較高，為3.2％；采用三乙醇胺為螯合劑，在150-200℃下水熱后，得到平均粒徑為22.76-26.34nm的銳鈦礦納米晶粒，在180℃條件下制得的電池，光電轉化效率相對較高為3.34％；采用四甲基氫氧化胺為形貌控制劑，在160℃水熱得到平均粒徑為36.14nm的單分散結構的納米顆粒，在180℃條件下形成具有許多孿晶結構的TiO2，孿晶面為(001)。
　　 (2)TiO2納米管

3、/棒：采用熱堿法，P25經(jīng)過160℃水熱36h后得到管徑在7-10nm，長約幾百納米的H2Ti3O7納米管，以不同質量比摻入到納米晶粒中制成復合電極，發(fā)現(xiàn)含量為15％時，具有相對高的轉化效率3.64％；以制得的鈦酸鹽納米管為前驅體，再次水熱得到長度在200-400nm長徑為4-5的TiO2紡錘形納米棒，以不同質量比與納米晶粒復合，發(fā)現(xiàn)納米棒含量為20％時，復合電極有最高轉化效率4.6％。
　　 (3)TiO2納米陣列：在強酸環(huán)境

4、下，以Ti(OBu)4和TiCl4為鈦源情況下，在130-180℃水熱條件下，直接在FTO上水熱生長了高C軸擇優(yōu)取向的TiO2納米陣列。結果表明隨著水熱溫度增加，納米陣列的長度也隨之增加，納米棒平均直徑減小；鈦源濃度增加時，納米陣列的長度和納米棒平均直徑均隨之增加；HCl對TiO2納米陣列的成核與生長過程均有一定抑制作用，HCl含量的增加，納米陣列的厚度也相應減小。采用溶劑熱法，在180℃條件下，在FTO上生長了平均直徑在9-15nm，