水熱合成形貌可控納米TiO-,2-及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、由于在染料敏化太陽(yáng)能電池、光催化和光水解等方面的優(yōu)異性能，納米TiO2的合成制備受到廣泛關(guān)注。同時(shí)其性能在很大程度上取決于TiO2的形貌，制備形貌可控的納米顆粒、納米管/棒和納米陣列結(jié)構(gòu)，在理論與應(yīng)用上均有重要意義。本文采用傳統(tǒng)液相水熱法合成了不同形貌的納米TiO2并研究了在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。
　　 (1)TiO2納米顆粒：采用硝酸作為膠溶劑，在230-250℃下水熱后，得到平均粒徑為15-23.6nm的銳鈦礦納米晶粒

2、，在240℃水熱條件下制得的電池，光電轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較高，為3.2％；采用三乙醇胺為螯合劑，在150-200℃下水熱后，得到平均粒徑為22.76-26.34nm的銳鈦礦納米晶粒，在180℃條件下制得的電池，光電轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較高為3.34％；采用四甲基氫氧化胺為形貌控制劑，在160℃水熱得到平均粒徑為36.14nm的單分散結(jié)構(gòu)的納米顆粒，在180℃條件下形成具有許多孿晶結(jié)構(gòu)的TiO2，孿晶面為(001)。
　　 (2)TiO2納米管

3、/棒：采用熱堿法，P25經(jīng)過(guò)160℃水熱36h后得到管徑在7-10nm，長(zhǎng)約幾百納米的H2Ti3O7納米管，以不同質(zhì)量比摻入到納米晶粒中制成復(fù)合電極，發(fā)現(xiàn)含量為15％時(shí)，具有相對(duì)高的轉(zhuǎn)化效率3.64％；以制得的鈦酸鹽納米管為前驅(qū)體，再次水熱得到長(zhǎng)度在200-400nm長(zhǎng)徑為4-5的TiO2紡錘形納米棒，以不同質(zhì)量比與納米晶粒復(fù)合，發(fā)現(xiàn)納米棒含量為20％時(shí)，復(fù)合電極有最高轉(zhuǎn)化效率4.6％。
　　 (3)TiO2納米陣列：在強(qiáng)酸環(huán)境

4、下，以Ti(OBu)4和TiCl4為鈦源情況下，在130-180℃水熱條件下，直接在FTO上水熱生長(zhǎng)了高C軸擇優(yōu)取向的TiO2納米陣列。結(jié)果表明隨著水熱溫度增加，納米陣列的長(zhǎng)度也隨之增加，納米棒平均直徑減?。烩佋礉舛仍黾訒r(shí)，納米陣列的長(zhǎng)度和納米棒平均直徑均隨之增加；HCl對(duì)TiO2納米陣列的成核與生長(zhǎng)過(guò)程均有一定抑制作用，HCl含量的增加，納米陣列的厚度也相應(yīng)減小。采用溶劑熱法，在180℃條件下，在FTO上生長(zhǎng)了平均直徑在9-15nm，