納米晶TiO-,2-多孔薄膜的模板組裝制備、表征及DSSC應(yīng)用中的性能.pdf

1、納米晶TiO2多孔薄膜作為重要的半導(dǎo)體材料，其光電化學(xué)性質(zhì)研究已得到人們的廣泛關(guān)注，在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、光電子器件及光催化等方面具有重要的應(yīng)用。
　　 本文采用浸漬-提拉和原位蒸發(fā)兩種方法進(jìn)行了PS膠晶陣列的自組裝制備。通過(guò)提拉法制備PS微球膠晶時(shí)，發(fā)現(xiàn)升高乳液溫度可以促進(jìn)動(dòng)態(tài)提拉下陣列的有序生長(zhǎng)。而且適當(dāng)溫度時(shí)，提高乳液中PS球的體積分?jǐn)?shù)可使陣列層數(shù)和有序度得到提高并抑制陣列中斷裂線的產(chǎn)生。原位蒸發(fā)的膠晶組裝是多核過(guò)程，經(jīng)歷了四方排

2、列到密堆積的轉(zhuǎn)變。當(dāng)通過(guò)降低壓強(qiáng)加速蒸發(fā)時(shí)，自組裝更加穩(wěn)定，可以在較寬壓強(qiáng)范圍內(nèi)得到有序膠晶。
　　 以Ti(OBu)4為原料，P123為模板劑，HCl為水解抑制劑制備了前驅(qū)體溶膠，通過(guò)浸漬-提拉制膜后，450℃熱處理3h得到介孔結(jié)構(gòu)的銳鈦礦相納米晶TiO2薄膜，晶粒尺寸～10nm。樣品的BET比表面積和總孔體積分別為89.6m2/g和0.18cm3/g，平均孔徑5.7nm。通過(guò)改變水解抑制劑，研究了介孔TiO2的微結(jié)構(gòu)特征。結(jié)

3、果表明，在HCl或AcAc-HCl雙抑制劑的作用下，樣品的比表面積和孔隙率較大，分別為176.3m2/g，139.2m2/g和60％，57％，證實(shí)HCl對(duì)鈦源具有較強(qiáng)的水解抑制作用，可形成鈦低聚物小團(tuán)簇，從而有利于其和PEO基團(tuán)的鍵合，形成較有序的介孔結(jié)構(gòu)TiO2。
　　 采用PS膠晶/P123雙模板，通過(guò)浸漬-提拉/溶膠-凝膠法成膜，450℃熱處理后制備了有序大孔-介孔銳鈦礦TiO2薄膜，晶粒尺寸7.4nm，光學(xué)帶隙3.00e

4、V。浸漬-提拉法灌注PS模板時(shí)，有序大孔結(jié)構(gòu)的形成明顯依賴于溶膠濃度。較低濃度的溶膠對(duì)PS潤(rùn)濕性差，導(dǎo)致灌注孔壁不完整。當(dāng)濃度為0.13-0.15M時(shí)，大的表面張力和較小的潤(rùn)濕角有利于溶膠灌注，大孔結(jié)構(gòu)有序度高。當(dāng)濃度繼續(xù)升高時(shí)，溶膠流動(dòng)性變差，不利于其在PS上的鋪展而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)有序度降低。
　　 對(duì)介孔TiO2進(jìn)行金屬元素Nb、Sb、Ge、Zn和Sn的摻雜，并考察其作為染料敏化太陽(yáng)電池(DSSCs)n-電極的光伏性能。結(jié)果表明，