TiO2多孔电极的制备与表征.pdfVIP

第 9卷 第 1期 材 料 研 究 学 报 Vol 9 ，NO I I 9 9 5 年 2月 CH【NESE JoURNAL oF MATER【ALS RESEARCH Fehruarv I 9 9 5 甜 TiO2多孔电极的制备与表征‘ } 一 沈耀春 王 林 祖宏 韦 钰 (东南大学) 摘 要 通过承解钍酸四丁酯的方法得到 。：超微粒腔体溶液，并在导电玻璃基片上翩备出Ti。 电 极．AFM研巍显示该电极是由粒径均匀的TiO 小颗粒及微孔组成-光谱学分析表嘎该电极的比表面 积大于50 关蝴 丝坚，竖氅 06 ． 近年来，人们对研制以有机染料作为光敏剂的太阳能电池表现出很大的兴趣 t,2 3．将这 些敏化剂载于金属[3,43或半导体 基片上制成染料电极，可组装成染料电极／金属或染 料电极／电解液等类型的光电池．然而这些光电池的光电转换效率一般都低于1％，一个重 要的原因是：基片上薄的染料层不能充分吸收入射光子(单层染料分子仅能吸收不到1％的 入射光 ”)；而基片上较厚的染料层却不能将吸收到的入射光子有效地转变为电流 j．因 此，要提高有机染料光电池的光电转换效率，首先要制备既能充分吸收入射光子，又能将吸 收到的入射光子有效地转变为电流的染料电极．本文报道了溶胶凝胶法制备Tjo：超微粒胶 体溶液，并将其转移到导电玻璃基片上，从而得到了具有较大比表面积的TiO 多孔电极； 该电极表面吸附的染料分子数比普通电极表面所能吸附的染料分子数多5O倍以上，而且几 乎每个染料分子都与TiO 分子直接接触，因而具有良好的光吸收特性和光电转换特性． 1 实 验 方 法 ． I．1 TiO2胶俸溶液 制备Tio2超微粒国内已有报道 ．I ．但作者与报道不同是采用水解钛酸四丁酯的方法 来制备TiO，超微粒胶体溶液，为了防止钛酸四丁酯发生强烈水解，先将12．5ml钛酸四丁酯 - 加入含有4ml异丙醇的锥形漏斗中，然后将混合液缓慢滴入含有2ml 7O％硝酸的1 50ml去 离子水中．该混合液在7o__8O℃温度下不停搅拌，直至形成透明TiO，超微粒胶体溶液．透射 电镜显示溶液由粒径约4rim的TiO2超微粒子组成． 1．2 TiO】电极 ． 采用真空旋转蒸发将Tjo 胶体浓缩至所需的浓度，然后利用甩胶法将其转移到导电玻 ~(Sn02)基片上，烘干热处理后即得到TiO，薄膜，但此时薄膜n．乎是绝缘体，为了得到具有 ·国家自然科学基金甓助项目；1994年1月11日收到初稿；I9噼 9月12日收到修改稿 本文联系人：沈耀春，南京市 210096,东南大学，国家教委分子与生物分子电子学开放实验室 · 82· 材 料 研 究 学 报 l995年 导电性的电极，TiO 薄膜需在氮气氛围下作进一步的热处理，以便在薄膜中形成氧空位．经 系列热处理后，TiO，薄膜的面电阻可低达10 n／cnl ，且异常稳定，耐酸碱． 1．3 染料／TiO2电极 实验中所用的锌羰酸钛菁由中科院感光所合成．将酞菁溶于氨水中配制成浓度为1mM 的溶液，然后将TiO，多孔电极浸泡在溶液中，数小时后取出，用去离子水冲洗烘干后即得 染料电极，此时原来无色透明的TiO2电极因吸附染料而呈青色． 1．4 表征方法 一 TiO，电极的表面形貌由原子力显微镜(AFM)观测(DI公司，Nan0 0peⅢb光吸收谱 是利用uv一2201紫外可见谱仪得到的．