TiO2納米管的性能改進(jìn)及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用.pdf

1、TiO2納米管作為一種新型的納米材料，近年來受到廣泛關(guān)注。本文對TiO2納米管陣列薄膜的常用制備方法--陽極氧化法進(jìn)行了研究并改良，制備出性能更優(yōu)越的TiO2納米管陣列薄膜，并對其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　 電解液溫度對陽極氧化有著至關(guān)重要的影響。我們系統(tǒng)的研究了電解液溫度對TiO2納米管陣列形貌特性(包括管徑、壁厚、管長和表面規(guī)整性等)的影響。在溫度較高時，使用適合的電解液，可以得到較高的生長速率。我們還發(fā)現(xiàn)

2、，平均管徑及管壁厚度也與陽極氧化溫度有關(guān)。在兩步陽極氧化之間加入熱處理的步驟，可以避免納米管表面倒伏，得到大管徑、薄管壁的納米管陣列。此外，納米管的生長與溫度的關(guān)系滿足高場模式理論?？傊?，我們可以方便地通過對溫度的控制，制備結(jié)構(gòu)規(guī)整并且高多孔率的TiO2納米管陣列。
　　 在以上研究的基礎(chǔ)上，我們利用溫度被調(diào)控的陽極氧化法成功合成了U型TiO2納米管陣列薄膜，這種TiO2納米管的管徑大小從頂端到底部都保持均勻不變。該方法的提出是

3、基于納米管內(nèi)徑隨著電解液溫度的升高而增大的特性。我們在陽極氧化過程中利用電解液溫度逐漸上升的辦法，對普通的V型納米管做出改良，制備出了U型納米管陣列薄膜。這種方法操作簡便，制備出的改良的TiO2納米管具有更大的比表面積，可能在應(yīng)用中顯示出更優(yōu)良的性能。
　　 我們還研究出了一種簡單易行的新方法--“自剝離法”，用于制備無襯底、兩端開孔的TiO2納米管陣列薄膜。該方法比現(xiàn)存的其他方法更易操作，實驗步驟也更加簡單易行。實驗過程中不需

4、要任何額外的腐蝕方法，TiO2薄膜層經(jīng)過三個步驟的陽極氧化后會自動從基底上剝離下來。該方法主要利用了實驗中生成的上下兩層薄膜之間的機(jī)械穩(wěn)定性和被腐蝕速度不同的特點。用該方法制備的無襯底TiO2薄膜，不僅所有納米管兩端都開孔，而且具有平整的表面結(jié)構(gòu)。利用此方法可以制備不同厚度的TiO2薄膜，而且薄膜的厚度易于控制。我們在研究中還發(fā)現(xiàn)，無襯底薄膜熱處理后具有更好的結(jié)晶狀態(tài)。無襯底薄膜制備方法的研究，是薄膜進(jìn)一步應(yīng)用的基礎(chǔ)，是非常重要和關(guān)鍵的