中孔纳米二氧化钛的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

论文摘要

中孔纳米二氧化钛是一种非常重要的半导体材料,在光电学、气敏、光催化等领域有着广泛的应用。为了更好的利用其在这方面的性能以及将材料多孔化获得大比表面积,并在太阳能电池上得到应用,制备出具有中孔结构的纳米二氧化钛具有重要意义。本文使用化学法合成了中孔纳米二氧化钛,制备出了染料敏化太阳能电池。采用XRD, TG-DSC, BET,透射电子电显微镜,场发射扫描隧道电子显微镜等分析手段对材料进行表征,同时研究了表面活性剂的加入对孔径等因素的影响。使用溶胶凝胶法合成出中孔纳米TiO2。制备出了孔径范围在5-10nm间的中孔纳米TiO2,探讨了表面活性剂对中孔纳米TiO2合成的影响.使用水热结晶法,通过改变造孔剂的加入量和造孔剂的结构,通过改变嵌段聚合物的加入量,研究对粉体性能的影响.研究表明：采用CTAB为表面活性剂,得到了孔径范围在10-40nm间的中孔纳米TiO2,采用P123为表面活性剂,制备出了孔径分布在5-40nm间的中孔纳米TiO2,采用表面活性剂CTAB与P123,制备出了孔径分布在6-35nm的中孔纳米TiO2,相比单独使用CTAB与P123,采用双表面活性剂使得粉体尺寸和排列更加均匀,并且样品的孔径分布范围很宽,比表面积较大,孔径较宽,孔量较大。研究了由CTAB与P123两种表面活性剂制备出的TiO2膜在染料敏化太阳能电池上的性能.实验结果表明：均孔径在38nm左右的中孔纳米TiO2对染料有较好的吸附,同时增加中孔纳米TiO2的比表面积,都会增加电池效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.1.1 纳米材料和纳米半导体
• 1.1.2 多孔纳米材料
• 1.1.3 中孔纳米材料的研究现状和存在问题及其发展方向
• 2'>1.1.4 中孔纳米TiO₂
• 1.1.5 染料敏化太阳能电池
• 2常用方法'>1.2 制备中孔纳米TiO₂常用方法
• 1.2.1 溶胶凝胶法
• 1.2.2 水热结晶法
• 1.2.3 模板自组装法
• 1.3 中孔纳米材料的分析方法
• 1.3.1 氮吸附法
• 1.3.2 比表面积的计算
• 1.4 论文选题思路及主要研究内容
• 1.4.1 论文选题思路
• 1.4.2 本论文的研究内容
• 2'>第二章 溶胶凝胶法制备中孔纳米TiO₂
• 2.1 简述
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验主要仪器及药品
• 2.2.2 实验步骤
• 2.3 采用十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂制备中孔纳米二氧化钛
• 2.4 采用P123为表面活性剂制备中孔纳米二氧化钛
• 2'>第三章 水热法制备中孔纳米TiO₂
• 2'>3.1 水热法制备中孔纳米TiO₂
• 3.1.1 简述
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.3 实验步骤
• 3.2 采用十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂制备中孔纳米二氧化钛
• 3.3 采用P123为表面活性剂制备中孔纳米二氧化钛
• 3.4 采用CTAB和P123两种表面表面活性剂
• 3.4.1 固定P123的加入量,改变CTAB的加入量
• 3.4.2 改变离子型表面活性剂的链长
• 第四章 染料敏化太阳能电池
• 4.1 实验用品
• 4.2 样品图
• 4.3 测试的电路图
• 4.4 实验步骤
• 4.5 实验数据
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历