TiO2有序阵列结构的可控制备研究

• 作 者: 高丽
• 机 构: 西安理工大学
• 出 处: 西安理工大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 光阳极 AAO模板 TiO2悬浮液 冷冻干燥 有序阵列结构 可控制备

光阳极是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，TiO2纳米晶薄膜具有孔隙率高、表面积大，与介质反应充分，制备工艺简单等优点，是目前光阳极研究的主流。然而，该薄膜中纳米粒子排列无序，颗粒之间连接性差，电子传输阻力大，影响了光电转化效率，通过制备高度取向的纳米阵列结构薄膜，可以缩短电荷在材料中的传输路径，提高光阳极效率。本课题以制备柱状有序阵列结构为目标，采用阳极氧化法制备大孔径AAO模板，讨论了分散剂、pH值、Zeta电位、固相含量等影响纳米TiO2悬浮液流变性能的因素，研究了纳米悬浮液冷冻干燥过程中树枝型孔结构的形成规律。　　
采用阳极氧化法制备大孔径AAO模板，研究了电解液种类、浓度及氧化电压对AAO模板结构的影响，发现在酸性较弱的有机酸中加入磷酸可以制备出结构参数较大的AAO模板。例如，在丙二酸中添加0.5wt％磷酸，在120V下反应时间th可制备得到孔径和孔间距分别为250nm、300nm的AAO模板:在柠檬酸中添加0.6wt％磷酸，氧化电压240V，反应时间2h可制备得到孔径和孔间距分别为450-600nm、500-600nm的AAO模板。　　
在制备纳米Ti02悬浮液时，研究了分散剂种类、浓度及溶液pH值对其流变性能的影响。其中，以六偏磷酸钠为分散剂，添加量为3wt％，溶液pH值为10时制备得到了流变性良好，固相含量高达25vol％的TiO2悬浮液。　　
采用固相含量25vol％的TiO2悬浮液冷冻干燥，制备出具有树枝型孔结构的多孔薄膜，随着固相含量的降低，TiO2薄膜内孔间隙变大，树枝状结构不明显。