硅質殼-氧化鈦復合材料的制備及其在太陽能電池中的應用.pdf

1、由于硅藻硅質殼在微納米尺度范圍內具有精美絕倫的三維立體結構，以及這種結構賦予它的高比表面積、高韌性以及高傳輸率等非同一般的性質，使其成為新型材料領域的研究熱點。與此同時，隨著化石能源的日漸匱乏，太陽能作為新能源的典型代表被廣泛關注。近年來，通過眾多科學工作者的不懈努力，在太陽能電池的研究方面取得了很大的進展，其中，染料敏化太陽能電池作為太陽能電池中的新成員，因其結構簡單、易于制造、成本低廉而備受矚目。本文選取了個體較大、易于分離觀察的圓

2、篩藻（Coscinodiscussp.）硅質殼為模板，利用鈦的前軀體，通過模板合成-乙酰丙酮-溶膠凝膠法，在溫和的條件下成功合成了基于圓篩藻硅質殼三維結構的硅質殼/氧化鈦復合材料和硅質殼/摻N氧化鈦復合材料，并以此為基礎成功獲得了生物形狀的木耳狀氧化鈦納米材料；借助掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、X射線衍射（XRD）、紅外光譜（IR）以及固體熒光等表征手段對得到的三類材料進行了表征，提出了材料制備的可能反應機理。在此基礎上

3、，對比分析了不同材料的染料敏化太陽能電池的性能。
　　主要研究成果如下：
　?。?）圓篩藻（Coscinodiscussp.）硅質殼呈精細的三維多級孔狀結構；Si-O-Si基團為硅質殼上的主要基團，未經(jīng)高溫煅燒處理的硅質殼表面存在Si-OH活性基團，但經(jīng)550℃以上的高溫加熱后，Si-OH活性基團消失；硅質殼的光致發(fā)光特征波長為311nm。
　　（2）利用圓篩藻硅質殼模板-乙酰丙酮-溶膠凝膠法合成了硅質殼/氧化鈦、硅質

4、殼/摻N氧化鈦以及生物形狀氧化鈦納米材料，并得出了基于該方法的最佳硅鈦摩爾比為3:1。在此基礎上闡述了制備過程的反應機理。制備出了具有光放大功能的反蛋白石結構的三種不同光電材料，即硅質殼/氧化鈦、硅質殼/摻N氧化鈦、木耳狀的生物形狀氧化鈦。通過掃描電子顯微分析，得出了硅質殼/摻N氧化鈦復合材料的表面材料涂覆比硅質殼/氧化鈦復合材料表面材料涂覆更加均勻；掃描電子顯微分析和X射線衍射分析結果表明生物形狀氧化鈦納米材料的氧化鈦粒徑有所減小，顯