分享到:

纳米TiO_2多孔薄膜的模板组装制备研究

本实验分别以TEOT和TiCl4为原料,加入高分子表面活性剂(DEA、三嵌段共聚物EPE)作模板,合成了高有序度、高比表面、热稳定性好的纳米晶TiO2多孔薄膜。对溶胶—凝胶过程发生的物理化学变化进行了系统的分析,确定了溶胶—凝胶的形成条件。考察了各种工艺参数对TiO2薄膜的微观结构及性能的影响,同时对PEG和三嵌段共聚物EPE的孔结构形成机理进行了初步的探讨。络合剂的加入可以有效地抑制TEOT的强烈水解,使钛溶胶体系更加稳定,其中由DEA作络合剂所得溶胶合成的纳米TiO2薄膜具有较好的孔结构,比表面积为72.5m2/g。纳米晶TiO2多孔薄膜孔径大小和分布密度与模板剂PEG的添加量和分子量有关。低分子量下薄膜孔径小且孔密度较高,分子量增大易使孔密度降低;孔径和孔密度都随PEG添加量的增加而增大。nH2O/nTEOT的比例及络合剂的加入量对薄膜表面形貌有重要影响。热处理制度是控制薄膜微观结构的一个工艺因素。实验得出,为获得完整的薄  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

纳米晶TiO_2多孔薄膜的模板组装制备、表征及DSSC应用中的性能

纳米晶TiO_2多孔薄膜作为重要的半导体材料,其光电化学性质研究已得到人们的广泛关注,在太阳能转换、光电子器件及光催化等方面具有重要的应用。本文采用浸渍-提拉和原位蒸发两种方法进行了PS胶晶阵列的自组装制备。通过提拉法制备PS微球胶晶时,发现升高乳液温度可以促进动态提拉下阵列的有序生长。而且适当温度时,提高乳液中PS球的体积分数可使阵列层数和有序度得到提高并抑制阵列中断裂线的产生。原位蒸发的胶晶组装是多核过程,经历了四方排列到密堆积的转变。当通过降低压强加速蒸发时,自组装更加稳定,可以在较宽压强范围内得到有序胶晶。以Ti(OBu)4为原料,P123为模板剂,HCl为水解抑制剂制备了前驱体溶胶,通过浸渍-提拉制膜后,450℃热处理3h得到介孔结构的锐钛矿相纳米晶TiO_2薄膜,晶粒尺寸~10nm。样品的BET比表面积和总孔体积分别为89.6m2/g和0.18cm3/g,平均孔径5.7nm。通过改变水解抑制剂,研究了介孔TiO_2的...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

溶胶—凝胶纳米TiO_2多孔薄膜的结构有序化研究

纳米TiO2具有优异的光学、电学及化学性能,是一种重要的直接带隙、宽禁带氧化物半导体材料。近年来,TiO2纳米晶多孔薄膜作为一类重要的纳米结构材料,其光电化学性质及功能特性的研究受到人们广泛关注。这些薄膜具有高度多孔性、大比表面,易于用有机功能分子或半导体超微粒进行表面修饰,在太阳能转换、光电子器件及光催化等方面具有潜在的应用前景。目前,人们能够通过多种手段制备TiO2多孔薄膜。溶胶—凝胶法同其它方法相比具有工艺简便,设备要求低,适于大面积制备,化学剂量易控等优点。在溶胶中加入有机表面活性剂(如CTAB、PEG等),利用分相机制,是获得TiO2有序多孔结构的一种新型方法。另外,采用硬模板制备具有反转结构的TiO2多孔薄膜和TiO2纳米管也是其结构有序化的有效手段。本文采用Ti(OBu)4作钛源,引入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),通过调节CTAB浓度等促进分相,合成了孔径大小在30nm~400nm范围内可调的T...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

长沙理工大学
长沙理工大学

有序多孔TiO_2薄膜的制备及其性能研究

当前日益严重的环境污染和能源危机,使得太阳能近年来成为研究的热点,其中染料敏化太阳电池以其简单的工艺、低廉的成本等优势受到材料、化学、物理和能源等领域研究者的广泛关注。但目前作为研究主体的TiO_2纳米材料,仍存在两大基本问题:其一,纳米粉体的比表面积小;其二,无序结构使得光生载流子容易复合。这两大问题限制了TiO_2染料敏化太阳电池的光电转化效率的提高。因此,研究具有高比表面积且有利于光生电子传输的有序多孔TiO_2材料对光电转换效率的提高具有重要意义。胶体晶体模板法制备的材料具有孔径可控、孔径分布均匀等特点,因此被广泛应用于有序多孔材料的制备。本课题采用聚苯乙烯(PS)胶体晶体微球为模板,将溶胶-凝胶技术与浸渍-提拉法相结合制得有序多孔TiO_2薄膜;通过Gd掺杂对有序多孔TiO_2薄膜进行改性研究,并组装成染料敏化太阳电池,对其制备工艺及性能进行了系统研究,得出以下结果:(1)利用乳液聚合法合成出单分散、粒径均匀的聚苯乙烯...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

ZnO多孔薄膜的模板组装制备研究

本实验以醋酸锌(Zn(CH_3COO)_2·2H_2O)为原料,以高分子表面活性剂(聚乙二醇PEG和聚苯乙烯微球PS)为模板,合成了热稳定性较好的ZnO多孔薄膜。对溶胶-凝胶过程发生的物理化学变化进行了系统的分析,确定了溶胶-凝胶的形成条件。考察了各种工艺参数对ZnO薄膜的微观结构及性能的影响,同时对聚乙二醇PEG的模板机理进行了初步的探讨。络合剂的加入可以有效地抑制Zn(CH_3COO)_2·2H_2O强烈水解,使锌溶胶体系更加稳定,其中由二乙醇胺(DEA)作络合剂所得溶胶合成的ZnO薄膜具有较好的孔结构,比表面积约为49.5 m~2/g。ZnO多孔薄膜孔径大小和分布密度与模板剂PEG的添加量和分子量有关。低分子量薄膜孔径小且孔密度较高,分子量增大易使孔密度降低;孔径和孔密度都随PEG添加量的增大而增大。水浴温度和络合剂的加入量对薄膜表面形貌有重要影响。热处理制度是控制薄膜微观结构的一个工艺因素。实验得出,为获得完整的薄膜多孔...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

ZnO有序多孔薄膜的模板组装及电极性能

纳米晶光伏太阳能电池(NPC)以其简单的工艺、低廉的成本及可实现规模化生产等优势成为绿色能源领域的研究热点。本文综述了太阳能电池、ZnO薄膜及模板法合成多孔材料的发展,研究了NPC太阳能电池中n-电极ZnO多孔薄膜的模板法制备,探讨了由其组成的电极的电池性能特征。本文将表面活性剂聚乙二醇(PEG)引入锌溶胶,探讨了PEG在薄膜多孔结构形成中的作用,即锌低聚体和PEG分子为主要组成的“凝胶相”和以溶剂混合物为主要组成的“流体相”通过分相反应成孔。体系中Zn(CH3COO)2?2H2O的浓度以0.6 mol/L为佳;薄膜的孔密度及孔径随PEG分子量的增加而增大,孔径约在90~330nm;孔的数量与PEG加入量、水浴温度、水浴时间及溶剂等密切相关;多孔薄膜的透光率在波长大于430nm后保持在80%以上,Eg值约为3.25eV。本文采用浸渍—提拉工艺在玻璃基片上组装聚苯乙烯微球(PS)胶晶模板并在模板微球间隙内填充锌溶胶。研究表明:PS...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>