TiO2材料的制备及其在太阳能利用领域的应用

作     者：胡多凯 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贺德衍

授予年度：2013年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：二氧化钛 染料敏化太阳能电池 光催化 水热法 溶剂热法 

摘      要：在能源危机和环境污染日益严峻的今天,半导体TiO2材料以其在染料敏化太阳能电池(DSSC)和有机物光催化降解应用中的优异表现以及自身所具有的无毒、无二次污染、廉价等特点而备受关注。特别是纳米结构TiO2材料,其性能受到材料形貌的影响,制备具有特定形貌、特定晶面暴露、较大比表面积的TiO2纳米材料是目前研究的热点。 本论文主要进行了以下几个方面的研究： 1.利用水热法制备大小为15nm的TiO2颗粒和直径为500nm的TiO2球,前者为锐钛矿相,后者为锐钛矿和金红石型混合相。作为DSSC的工作电极我们发现,当15nm TiO2颗粒作为光捕获层、500nm TiO2球作为光反射层时,与其它工作电极相比具有最高的光吸收效率。 2.研究了碳化聚丙烯腈(PAN)制备的碳基材料作为DSSC对电极材料的特性,发现随退火温度的升高碳材料的导电性能增强;与纯碳材料相比,碳铂复合材料作为对电极材料时电池的填充因子和光电转换效率明显提升。 3.利用溶剂热法制备了锐钛矿型TiO2纳米棒,其直径和长度分别约为5nm和20nm,发现纳米棒是沿着(001)晶面生长;当加入表面活性剂CTAB后,纳米棒直径和长度分别约为10nm和40nm,沿(004)晶面生长。 4.当15nmTiO2颗粒与40nm TiO2纳米棒混合时,发现两者质量比为9：1时混合催化剂催化效率最高,并高于其中单个作为催化剂时的效率,也高于P25的催化效率。