具有光電活性的有機-無機雜化鈦氧化合物的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、鈦氧材料在光降解、光催化以及光電轉(zhuǎn)化方面都有較為廣泛的應(yīng)用。染料敏化太陽能電池(DSSCs)因其在太陽光轉(zhuǎn)化為電能方面的低成本和高效率，在過去幾十年里得到極大的關(guān)注。目前，在太陽能電池制作材料的研究中，備受科學(xué)家們關(guān)注的便是二氧化鈦納米材料。對于二氧化鈦納米材料的開發(fā)與研究從某種程度上也推進(jìn)了鈦氧簇合物的研究與發(fā)展。鈦氧簇合物可作為前驅(qū)體制備納米二氧化鈦，其明確的結(jié)構(gòu)又為鈦氧材料的深入研究提供了依據(jù)。因此，對于鈦氧簇的合成方法、結(jié)構(gòu)和性

2、質(zhì)的研究備受關(guān)注。本論文使用操作簡便的溶劑熱合成法，并選用功能有機配體，合成新型有機-無機雜化鈦氧簇。以所合成的鈦氧簇作為制備染料敏化太陽能電池的前驅(qū)體，研究其結(jié)構(gòu)、電荷轉(zhuǎn)移及光電特性。論文主要包括以下內(nèi)容：
　?。?）本文首先對鈦氧簇合物領(lǐng)域的近期發(fā)展概況及應(yīng)用進(jìn)行了簡單的介紹；然后對鈦氧簇合物在染料敏化太陽能電池、光催化、光電轉(zhuǎn)化等方面的應(yīng)用進(jìn)行了概述。
　?。?）通過溶劑熱法，合成了新型的染料配位的鈦氧醇鹽[Ti4(O

3、iPr)8(PAR)4]·H2O(1)。以得到的化合物1作為一種新型光敏染料涂覆在TiO2電極上，在I2/I3-電解液電池中測試其光電響應(yīng)性能。一系列的對比實驗結(jié)果表明，這種新的鈦氧敏化染料電極的光電響應(yīng)性能得到了明顯的增強。其原因主要是由于鈦醇鹽水解后，染料分子均勻分散并規(guī)整地固定在半導(dǎo)體表面。這項工作為探究DSSC的染料敏化劑開創(chuàng)了一個新的視角。
　?。?）通過溶劑熱方法，合成了過渡金屬摻雜的鈦氧簇合物，[Ti6O4(OiPr

4、)10(cat)2(benz)2](2),[Ti12O12(OEt)22(cat)2(benz)4M2](M= Co, Mn, Ni,3-5)。利用X射線單晶衍射分析得到這一系列化合物的結(jié)構(gòu)。將晶體作為前驅(qū)體，使用簡單的涂層方法制備有機無機雜化薄膜電極。所得到的鈦氧雜化膜呈現(xiàn)出獨特的微觀形貌。將制備好的介孔TiO2膜浸泡在晶體溶液中，經(jīng)過光電性能測試，得到較好的光電響應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)Co摻雜的鈦氧簇有利于改良電極的光電性能，說明在光電方面有潛