本發(fā)明專利技術公開了一種摻雜的二氧化鈦及其制備方法、該材料制備的染料敏化太陽能電池光陽極、電池。該摻雜的二氧化鈦的結構為碳納米管摻入晶態(tài)的二氧化鈦中，且碳納米管與晶態(tài)的二氧化鈦的摩爾比為（1:49）~（1:19）。該摻雜的二氧化鈦實現(xiàn)了碳納米管與晶態(tài)的二氧化鈦的有效連接，且摻雜的二氧化鈦顆粒分散性好，無團聚現(xiàn)象；在該摻雜的二氧化鈦中，只摻入了少量的碳納米管，就可以增強光生電子在由該摻雜的二氧化鈦制備的光陽極膜層中的傳輸。該摻雜的二氧化鈦的制備方法簡單，通過水熱反應過程中實現(xiàn)生成晶態(tài)的二氧化鈦以及同時碳納米管摻入到晶態(tài)的二氧化鈦中，不僅實現(xiàn)了均勻摻雜的目的，而且大大降低了水熱反應的溫度。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
摻雜的二氧化鈦及其制備方法、該材料制備的染料敏化太陽能電池光陽極、電池
本專利技術屬于太陽能電池制造
，具體涉及一種摻雜的二氧化鈦及其制備方法、該材料制備的染料敏化太陽能電池光陽極、電池。
技術介紹
自上世紀90年代初，瑞士洛桑高等工業(yè)學院Greatzel教授領導的研究小組以納米多孔二氧化鈦應用于染料敏化太陽能電池把電池光電轉(zhuǎn)換效率提高到6 7%以后，在世界上引起廣泛關注。由于染料敏化太陽能電池具有成本低、制造工藝簡單、環(huán)境友好型等潛在的應用優(yōu)勢，因此，眾多商業(yè)公司和研究機構投入大量的力量，并加大了大面積電池的應用研究。染料敏化太陽能電池由以下幾部分組成光陽極、光陰極、電解質(zhì)、染料等，其中由納米二氧化鈦薄膜為主體構成的光陽極是染料敏化太陽能電池的骨架部分，不僅是染料的支撐和吸附載體，同時也是電子的傳輸載體。但是納米二氧化鈦薄膜的空隙率、孔徑、厚度、晶型等參數(shù)，直接影響染料敏化太陽能電池中染料的吸附量，光電子從染料激發(fā)態(tài)到導電玻璃的傳輸以及電解質(zhì)中氧化-還原電對的有效傳輸。目前，納米二氧化鈦薄膜的光電子的傳導效率普遍不高，成為影響染料敏化太陽能電池發(fā)展的一個重要因素。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，提供一種摻雜的二氧化鈦及其制備方法、該材料制備的染料敏化太陽能電池光陽極、電池。該摻雜的二氧化鈦中實現(xiàn)了碳納米管與晶態(tài)的二氧化鈦的有效連接，且摻雜的二氧化鈦顆粒分散性好， 無團聚現(xiàn)象；在該摻雜的二氧化鈦中，只摻入了少量的碳納米管，就可以增強光生電子在由該摻雜的二氧化鈦制備的光陽極膜層中的傳輸。解決本專利技術技術問題所采用的技術方案是提供一種摻雜的二氧化鈦，其結構為碳納米管摻入晶態(tài)的二氧化鈦中，且所述碳納米管與所述晶態(tài)的二氧化鈦的摩爾比為(1:49) (1:19)。優(yōu)選的是，所述碳納米管采用單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。選的是,所述單壁碳納米管的直徑為O. 8nnT4nm,長度為O. 5 μ πΓ5 μ m。優(yōu)選的是,所述多壁碳納米管的直徑為5nnT80nm,長度為O. 2 μ πΓ30 μ m。本專利技術還提供一種制備上述的摻雜的二氧化鈦的方法，包括以下步驟(I)制備非晶態(tài)的二氧化鈦；(2)將碳納米管與所述非晶態(tài)的二氧化鈦按照摩爾比(1:49) (1:19)混合，再通過水熱反應制備摻雜的二氧化鈦，其中，水熱反應的溫度為160°C 180°C,水熱反應的時間為I小時 24小時。優(yōu)選的是，所述步驟(I)中，所述非晶態(tài)的二氧化鈦的制備方法為分別配置鈦的化合物的水溶液、酸的水溶液；將所述酸的水溶液加入到所述鈦的化合物的水溶液中，得到非晶態(tài)的二氧化鈦。優(yōu)選的是，所述鈦的化合物的水溶液的配置方法為將2 20質(zhì)量份的鈦的化合物與5(Γ700質(zhì)量份的水混合；和/或所述酸的水溶液的配置方法為將3 15質(zhì)量份的酸與 100^500質(zhì)量份的水混合。優(yōu)選的是，所述鈦的化合物為硫酸鈦、鈦酸四丁酯、異丙醇鈦中的任意一種；和/ 或所述酸為聚丙烯酸、水楊酸、草酸中的任意一種。本專利技術還提供一種染料敏化太陽能電池用光陽極，其由上述摻雜的二氧化鈦制備。本專利技術還提供一種染料敏化太陽能電池用光陽極的制備方法，包括以下步驟將上述的摻雜的二氧化鈦、松油醇、乙基纖維素按照質(zhì)量比摻雜的二氧化鈦松油醇乙基纖維素=2:7:1混合配置二氧化鈦漿料，涂覆二氧化鈦膜層，燒結制備得到染料敏化太陽能電池用光陽極。本專利技術還提供一種染料敏化太陽能電池，其含有上述的染料敏化太陽能電池用光陽極。本專利技術的有益效果該摻雜的二氧化鈦中碳納米管摻入到晶態(tài)的二氧化鈦中，實現(xiàn)了碳納米管與晶態(tài)的二氧化鈦的有效連接，且摻雜的二氧化鈦顆粒分散性好，無團聚現(xiàn)象；在該摻雜的二氧化鈦中，只摻入了少量的碳納米管，就可以增強光生電子在由該摻雜的二氧化鈦制備的光陽極膜層中的傳輸。該摻雜的二氧化鈦的制備方法簡單，通過水熱反應過程中實現(xiàn)生成晶態(tài)的二氧化鈦以及同時碳納米管摻入到晶態(tài)的二氧化鈦中，不僅實現(xiàn)了均勻摻雜的目的，而且大大降低了水熱反應的溫度。使用該制備方法得到的摻雜的二氧化鈦制作染料敏化太陽能電池，大大提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。附圖說明圖I是本專利技術實施例I制備的摻雜的二氧化鈦做成的光陽極對應的染料敏化太陽能電池的I-V檢測圖2是本專利技術實施例2制備的摻雜的二氧化鈦做成的光陽極對應的染料敏化太陽能電池的I-V檢測圖3是本專利技術實施例I制備的摻雜的二氧化鈦的掃描電鏡圖。具體實施方式為使本領域技術人員更好地理解本專利技術的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細描述。在以下各實施例中，碳納米管的預處理過程可為將f2.5g碳納米管與 3(Tl00ml的稀硫酸溶液混合，超聲15 lOOmin，再在10(Tl50°C下回流16 24h，將碳納米管水洗至中性，干燥后得到處理好的碳納米管。由于碳納米管的預處理過程是本領域公知的， 故在實施例中不再對其詳細描述。實施例I本實施例提供一種摻雜的二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟(I)稱取20g的硫酸鈦,加入300g的水中至充分溶解完全,配制成硫酸鈦水溶液； 稱取6g的草酸，加入200g的水中至充分溶解均勻，配制成草酸水溶液；將草酸水溶液在磁力攪拌作用下緩慢滴加到硫酸鈦水溶液中，攪拌22小時至分散均勻，制備得到非晶態(tài)的二氧化鈦。(2)將多壁碳納米管加入到上述混合溶液中，其中多壁碳納米管與非晶態(tài)的二氧化鈦的摩爾比為1:49，該多壁碳納米管的直徑約為65nm，長度約為0.2 μ m。再全部轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應釜內(nèi)，水熱反應釜的填充度為60°/Γ80%，加熱到170°C，水熱反應22h。將反應產(chǎn)物用水和乙醇反復沖洗:Γ5次即得摻雜的二氧化鈦。經(jīng)過所述水熱反應， 非晶態(tài)的二氧化鈦變成晶態(tài)的二氧化鈦，該摻雜的二氧化鈦的結構為多壁碳納米管摻入晶態(tài)的二氧化鈦中，且多壁碳納米管與晶態(tài)的二氧化鈦的摩爾比為1:49，多壁碳納米管的直徑約為65nm,長度約為O. 2 μ m。該摻雜的二氧化鈦的制備方法簡單，通過水熱反應過程中實現(xiàn)生成晶態(tài)的二氧化鈦以及同時碳納米管摻入到晶態(tài)的二氧化鈦中，不僅實現(xiàn)了均勻摻雜的目的，而且大大降低了水熱反應的溫度。通過較低的水熱反應溫度，就可使得非晶態(tài)的二氧化鈦轉(zhuǎn)變成晶態(tài)的二氧化鈦，而且該水熱反應過程中實現(xiàn)了碳納米管與晶態(tài)的二氧化鈦的有效連接，以及碳納米管在晶態(tài)的二氧化鈦中的均勻分散，大大增強了光生電子在由該摻雜的二氧化鈦制備的光陽極膜層中的傳輸。將上述的摻雜的二氧化鈦、松油醇、乙基纖維素按照質(zhì)量比摻雜的二氧化鈦松油醇乙基纖維素=2:7:1混合配置摻雜的二氧化鈦漿料，該光陽極漿料攪拌一小時后，將該漿料在導電玻璃上涂膜，將涂好膜的導電玻璃在馬弗爐中450°C煅燒30分鐘，冷卻到室溫，導電玻璃上的膜厚在8 15 μ m之間，得到染料敏化太陽能電池的光陽極。將該光陽極浸泡于濃度為5 X 10_4mol/L的釕配合物N719染料溶液中 24h,光陽極被染料充分敏化。然后將該光陽極與鉬對電極對接，滴入電解液，組裝成電池，電解液包括IM的Lil、0. IM的I2、0. 5M的4- 丁基吡啶，其中溶劑為丁腈和碳酸丙烯酯(PC)(體積比為I : I)。測效率時使用氙燈模擬太陽光，光強為lOOmW/cm2(用標準硅光電二極管測定本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種摻雜的二氧化鈦，其特征在于，其結構為碳納米管摻入晶態(tài)的二氧化鈦中，且所述碳納米管與所述晶態(tài)的二氧化鈦的摩爾比為（1:49）~（1:19）。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：焦方方，盧磊，曾紹忠，陳效華，
申請(專利權)人：奇瑞汽車股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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