含錫鈦類水滑石及其復(fù)合氧化物的性能與應(yīng)用研究.pdf

1、類水滑石(hydrotalcite-like compounds，簡(jiǎn)稱HT1c)，是一類由兩種或兩種以上金屬元素組成的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的層狀氫氧化物材料。HT1c因?yàn)槠洫?dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥生物、吸附、催化、光電化學(xué)等諸多領(lǐng)域。染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye Sensitized Solar Cells，DSSC)從經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略、實(shí)用性角度來(lái)看都是太陽(yáng)能電池具有潛力的研究方向?；贖T1c可以便利的獲得復(fù)合氧化物半導(dǎo)

2、體材料并且實(shí)施組分調(diào)控，可以作為太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)材料，為制備太陽(yáng)能電池的研究提供新的思路。
　　本論文采用尿素水解的方法制備了系列鋅鈦類水滑石和鋅錫類水滑石，并且在不同溫度下將其煅燒得到了相應(yīng)的復(fù)合氧化物。通過(guò)X-射線衍射譜圖(XRD)、熱重-差熱掃描熱量分析(TG-DTA)、掃描電鏡(SEM-EDS)、紫外-可見(jiàn)漫反射圖譜(UV-vis)、N2吸附-脫附測(cè)試等手段對(duì)類水滑石及其復(fù)合氧化物的結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收、表面性質(zhì)等進(jìn)行了表征

3、。以鋅鈦和鋅錫復(fù)合氧化物作為光陽(yáng)極，選用N719、N3、D205三種染料作為光敏化劑，組裝制備系列新型染料敏化太陽(yáng)能電池，并對(duì)電池的綜合性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　(1)制備了鋅鈦摩爾比為1～10的鋅鈦類水滑石及其相應(yīng)的復(fù)合氧化物。研究發(fā)現(xiàn)鋅鈦摩爾比3～6的類水滑石結(jié)晶度較好。隨著鋅鈦摩爾比增加，相應(yīng)的復(fù)合氧化物中的TiO2衍射峰減弱，ZnO衍射峰增強(qiáng)，比表面積逐漸降低，禁帶寬度介于3.05～3.15eV之間。
　　(2)制備

4、了一系列的鋅錫類水滑石，從尿素含量、反應(yīng)時(shí)間和鋅錫摩爾比等方面探討了鋅錫類水滑石結(jié)晶的最佳條件。以鋅錫類水滑石為前驅(qū)體在不同溫度煅燒得到鋅錫復(fù)合氧化物。研究表明，500℃煅燒產(chǎn)物以ZnO為主，600～900℃SnO2的衍射峰逐漸變強(qiáng)，繼續(xù)升溫則出現(xiàn)鋅錫尖晶石(Zn2SnO4)。隨著溫度升高，煅燒產(chǎn)物的比表面積逐漸減小。隨著鋅錫摩爾比增大，復(fù)合氧化物中ZnO的衍射峰變強(qiáng)，紫外可見(jiàn)吸收光譜發(fā)生很小的紅移，禁帶寬度接近于ZnO。
　　(

5、3)以鋅鈦復(fù)合氧化物為光陽(yáng)極，采用釕系染料N719、N3與有機(jī)染料D205作為敏化劑組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池，I-V測(cè)試結(jié)果表明有機(jī)染料D205對(duì)該體系下電池的光電轉(zhuǎn)換性能更優(yōu)異;研究了Zn/Ti含量比對(duì)電池性能的影響，所得電池效率呈現(xiàn)先升高后下降的規(guī)律。當(dāng)Zn/Ti=5時(shí)，效率最高達(dá)到1.344％。
　　(4)研究了N719、N3與D205三種染料體系下鋅錫復(fù)合氧化物電池的綜合性能，結(jié)果表明了D205染料體系電池的效率遠(yuǎn)高于其它