酞菁敏化納米晶光電極的制備及性能研究.pdf

1、本文針對目前工作中的一些熱點與難點,重點研究了酞菁類化合物作為DSSC敏化染料的性能與納米晶電極的制備工藝,為進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ).1.合成了中心金屬為Cu、Ni、Co、Zn,取代基為-COOH、-NO<,2>、-NH<,2>的十八種酞菁(Pc)類配合物,研究了制備條件和提純方法.所采用的固相催化法操作簡單可行,適用于制備酞菁配合物.2.通過溶膠-凝膠法和醇鹽水解法制備了TiO<,2>電極的漿料.水解溫度、時間、硝酸用量等因素影響溶膠

2、粒子的粒徑分布,溶膠-凝膠法制得的溶膠中粒子較均勻,粒徑很小;醇鹽水解法所制得的溶膠粒徑分布范圍要寬得多,粒徑較大.3.取絲網(wǎng)印刷所得的TiO<,2>電極,經(jīng)熱處理過程除去吸附的水分后浸入酞菁配合物溶液中,浸泡36h后取山,真空干燥除去溶劑,所得的染料敏化電極和一塊鍍有金屬(或C)的ITO玻片的對電極夾在一起,利用毛細(xì)作用將電解質(zhì)注入,即得敏化電池.從電極上引出導(dǎo)線,測定敏化電池的Ⅰ-Ⅴ曲線,對各種酞菁(包括合成的酞菁化合物及一些其他的

3、酞菁化合物)染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)換進(jìn)行了初步研究,主要內(nèi)容如下:(1)比較了四羧基取代金屬酞菁TCPcM(M=Co,Ni,Cu,Zn)敏化電池的光電轉(zhuǎn)換效率,得出Co電極表面的聚集減少,TCPcM(M=Co,Ni,Cu)敏化電極的性能得到提升,Co

4、,Ni,Cu,Zn)敏化電池的光電轉(zhuǎn)換效率,并從中找山了酞菁結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換效率的規(guī)律;(3)對比浸漬所得的H<,2>Pc敏化電極和真空沉積所得的H<,2>Pc敏化電極的效果,吸收光譜表明浸漬所得的H<,2>Pc敏化電極吸附的染料太少,光捕獲效率低,導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率大幅降低,浸漬吸附得到的敏化電極基本上都存在這方面不足;(4)比較了PcTiO和PcTiCl<,2>,PcSn和PcSnCl<,2>,TPPcAlOH利TPPcAlCl三個系列

5、酞菁配合物的光電轉(zhuǎn)換效率,初步推斷具有活性Cl的酞菁配合物能鍵合至TiO<,2>納米晶表面,表明存在中心配位金屬離子和TiO<,2>納米晶表面發(fā)生偶合的可能性;(5)以一種透光性能極好的聚芳酯代替長鏈烷基酸,來抑制酞菁鋁在TiO<,2>表面的聚集,和TPPcAIOH、TPPcAlCl共吸附得敏化電極后組裝成的敏化電池的光電轉(zhuǎn)換性能得到提高;(6)研究了TiO<,2>電極膜厚對光電轉(zhuǎn)換性能的影響.(7)以幾種金屬和C修飾對電極,不同金屬對

6、I<,3><'->還原的催化效果并不一樣,有的提高開路電壓,而有的提高短路電流,但都是以另一方的降低為代價的.Pt、Au修飾對電極后光電轉(zhuǎn)換效率相對于空白的ITO增大,而C、Ag修飾后反而減小.Au修飾對電極得到最大光電轉(zhuǎn)換效率,但由于Au易被電解質(zhì)溶液腐蝕,故以Pt米修飾效果最佳;(8)對比了兩種電解質(zhì)溶液的效果,K10.5M/I<,2>0.05M/碳酸丙烯酯溶液優(yōu)于p-HQ10mM/Na<,2>SO<,4>0.5M/水溶液;(9)以