CNT@C-TiO2復(fù)合物制備及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中應(yīng)用.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSC)因其較高的光電轉(zhuǎn)化效率、簡(jiǎn)單的制備工藝及低的制造成本等特點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。一維碳納米管(CNTs)由于電導(dǎo)率高、比表面積大和電荷傳輸速率快等優(yōu)點(diǎn)，使其在電化學(xué)包括在DSC電極材料領(lǐng)域成為“明星”材料。
　　本文以鈦酸異丙酯為鈦源，采用水熱法制備了CNT@C-TiO2復(fù)合物。結(jié)合場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線衍射技術(shù)、氮吸附脫附技術(shù)和紫外可見吸收光譜技術(shù)手段，研究了CNT@C-TiO2的形

2、貌、結(jié)構(gòu)和晶型特征。分別研究了由納米結(jié)構(gòu)CNT@C-TiO2復(fù)合物光陽(yáng)極和對(duì)電極所組成的染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。考察了CNTs含量對(duì)CNT@C-TiO2復(fù)合物光陽(yáng)極電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：相比于商業(yè)的TiO2(P25)光陽(yáng)極，CNT@C-TiO2納米顆粒復(fù)合物光陽(yáng)極，CNTs的引入增大了DSC的短路電流密度，但開路電壓略有下降。當(dāng)CNTs質(zhì)量含量為0.2％時(shí)，DSC性能最佳，此時(shí)CNT@C-TiO2復(fù)合材料中CNTs含量為

3、最適添加量，光陽(yáng)極復(fù)合膜中載流子的分離速率遠(yuǎn)大于復(fù)合速率，染料敏化太陽(yáng)能電池的光電流密度明顯增大，從3.01 mA·cm-2提高到6.56 mA·cm-2。電池光電轉(zhuǎn)化效率提高了29％。以鈦酸異丙酯為鈦源，兩步水熱法制備出不同CNTs含量的CNT@C-TiO2納米管(CNT@C-TiO2NT)復(fù)合物，以CNT@C-TiO2NT復(fù)合物為光陽(yáng)極材料，對(duì)其進(jìn)行染料敏化太陽(yáng)能電池的光電性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明:相比于純TiO2光陽(yáng)極，復(fù)合物電極電

4、池開路電壓提高了0.62V，短路電流略有提升。當(dāng)CNTs質(zhì)量含量為0.2％時(shí)，電池光電轉(zhuǎn)換效率最佳，電池能量轉(zhuǎn)換效率提高了14.6％。增加CNTs的含量，將CNT@C-TiO2NT復(fù)合物作為對(duì)電極催化材料應(yīng)用于DSC。通過(guò)電化學(xué)阻抗、循環(huán)伏安和塔菲爾極化曲線實(shí)驗(yàn)對(duì)催化材料進(jìn)行了氧化還原電對(duì)(I3-/I-)催化機(jī)理研究。結(jié)果表明:CNT@C-TiO2NT復(fù)合物對(duì)I3-/I-具有催化活性，當(dāng)CNTs含量為75％時(shí)，CNT@C-TiO2NT復(fù)