3d过渡金属掺杂TiO_2纳米晶膜电极的光电化学研究

应用原子力显微镜和X射线粉末法对 3d过渡金属离子Cr(Ⅲ ) ,Fe(Ⅲ ) ,Mn(Ⅱ ) ,Co(Ⅱ ) ,Ni(Ⅱ ) ,Cu(Ⅱ )和Zn(Ⅱ )掺杂TiO2 纳米晶粒 (简写为M3d TiO2 )作了表征 ,并用光电化学方法研究了M3d TiO2 纳米结构多孔膜电极 .实验结果表明 ,M3d TiO2 纳米粒子的颗粒较均匀 ,粒径约为 1 5nm ,其晶型为锐钛矿和板钛矿的混晶 .在所研究的M3d TiO2 中 ,只有Zn2 + TiO2 电极的光电流大于未掺杂的TiO2 纳米结构多孔膜电极 .3d金属离子的掺杂引起各电极的光电流信号在一定波长范围内出现 p

液相沉积法处理TiO_2纳米晶膜对其光电性能的影响

将涂有TiO2纳米晶膜的导电玻璃浸渍于氟钛酸铵、硼酸和水的液相沉积(Liquid Phase Deposition,简称LPD)反应溶液中,利用反应液中氟的金属配位离子和金属氟化物之间的化学平衡反应,在TiO2纳米晶多孔膜(简称nc-TiO2膜)上沉积一层TiO2纳米粒子,从而实现对TiO2纳米晶膜进行化学处理。以经过LPD处理的TiO2纳米晶膜作为光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSC)并测试其伏安特性曲线,研究了不同反应时间条件下LPD处理nc-TiO2膜对DSSC光电性能的影响。结果表明:在一定条件下用LPD处理TiO2纳米晶膜可显著提高其DSSC光电性能,短路电流密度最高提高13.13%,能量转化效率最高提高13.95%。论文对LPD处理TiO2纳米晶膜提高DSSC光电转化性能的原因进行了分析。

Zn(Ⅱ)和La(Ⅲ)共掺杂TiO_2纳米晶多孔膜电极光电化学行为研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn(Ⅱ)、La(Ⅲ)共掺杂TiO2纳米粒子(掺杂0.5%Zn(Ⅱ)及0.5%La(Ⅲ)),并制成了TiO2、掺杂0.5%Zn(Ⅱ)及共掺杂0.5%Zn(Ⅱ)和0.5%La(Ⅲ)的TiO2纳米晶多孔膜电极,对该3种电极进行了电化学及光电化学研究,实验发现,用Zn(Ⅱ)单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流大于未掺杂的TiO2纳米多孔膜电极,而Zn(Ⅱ)和La(Ⅲ)共掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流又大于Zn(Ⅱ)单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极,对该掺杂电极的光电转换机理进行了探讨。

不锈钢表面纳米TiO_2膜的制备及其耐蚀性能

电化学方法合成钛酸乙酯 ,加入乙酰丙酮改性 ,经溶胶 凝胶过程在不锈钢表面制备了纳米TiO2 晶膜 ,FTIR ,AFM和XRD法分别对TiO2 膜进行了表征 ,基体表面修饰的TiO2 膜具有均匀完整的纳米结构 ,晶粒粒径 2 0nm ,晶型结构主要为锐钛矿型 ,采用阳极极化曲线和浸泡实验测试了纳米TiO2 晶膜在硫酸介质中的腐蚀行为 ,实验表明不锈钢表面覆盖纳米TiO2

纳米晶TiO_2敏化多孔膜电极的光电化学研究

合成了RuL2 (SCN) 2 (L =2 ,2’ -bipyridine- 4 ,4’ -dicarboxylicacid )及电化学聚合了聚吡咯 ,将其作为敏化剂修饰在TiO2 纳米晶多孔膜电极上 ,用光电化学方法研究了纳米晶TiO2 /敏化剂多孔膜电极的光电转换机理 ,系统研究了两类敏化剂对光致电荷转移的影响 ,并比较了两类敏化复合电极的光电转换效能。用染料或聚吡咯修饰纳米晶多孔膜电极后 ,可使该复合电极在可见光区吸收增加、光电流增强、光电响应波长红移 。

N,N'-对羧苄基吲哚三菁敏化纳米TiO_2电极的研究

应用光电化学方法研究了N,N'-对羧苄基吲哚三菁(Cy5)染料敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为,优化了敏化的条件.结合Cy5的循环伏安曲线和光吸收阈值,初步确定Cy5电子基态和激发态能级位置.结果表明,Cy5电子激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,因而使用该染料敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区,光电转换效率得到明显改善,在膜厚为6.5μm、敏化时间为6h的条件下IPCE值(incidentphoto-to-electricityconversionefficiency)最高可达46.4%,总的光电转换效率η为1.70%.

TiO_2溶胶的制备及其胶凝过程影响因素分析

利用乙酰丙酮(Acac)为螯合剂,钛酸丁酯为前驱物,用溶胶 凝胶法制备TiO2溶胶。通过改变乙酰丙酮(Acac)的量、加水量、溶剂量、催化剂的量、水解温度等因素,研究了溶胶胶凝时间随其影响因素的变化规律。

两种菁类染料复合敏化TiO_2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为.结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线,确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置.结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区.复合敏化降低了染料Cy3在电极吸附时的聚集程度,使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%,复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%,分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069和1.229倍.

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化研究进展

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型的高效率、低成本的光电池。起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到该电池性能的重要部件,且其敏化的效果是整个光电池光电转换效率的关键。本文介绍染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的基本结构和工作原理,从原理上指出了光阳极提高和改进的目标所在。综述了作为光阳极的纳米晶TiO2薄膜的分类及常用的制备方法和敏化方法。在制备技术方面,指出丝网印刷技术由于其大面积制备的可操作性,是实现未来工业化的手段,但它依然需要改进和优化;在染料敏化上,寻找低成本、高性能的敏化剂将是今后研究的重点。通过光敏化,获得具有好的光收集效率、快速的电荷传输以及优越的抑制电荷复合性能的多孔膜,将是未来染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池光阳极研究的方向。

染料敏化太阳能电池研究进展

目前,社会和科学技术的发展对能源的需求度越来越大,能源短缺与环境保护是当今从事能源事业面临的两个巨大挑战。因此,发展新型、洁净的可再生能源,满足当今社会的发展需求,已成为一个急需解决的问题。