TiO2和BaTiO3纳米晶的水热合成及其光电性能的研究.pdf

原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名:主丕面日期:业年二拍生日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文, 允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》, 并通过网络向社会公众提供信息服务。中南大学硕士学位论文摘要摘要本文从如何制备高品质半导体薄膜出发,采用水热法制备了Ti02 和BaTiO,纳米薄膜。通过改变水热反应温度和胶溶剂的浓度,实现了对纳米晶在晶粒尺寸和表面形貌上的调控。将其用于制备染料敏化太阳能电池的光阳极,并研究其光电转换性能,具体内容如下: 1)以钛酸丁酯为原料,在碱性条件下水热合成了锐钛矿相Ti02 纳米晶。研究水热反应温度对Ti02纳米晶生长动力学过程的影响规律。发现随着温度的升高,锐钛矿相纳米晶的平均晶粒尺寸先增大后减小,与常见的酸性条件下Ti02纳米晶合成中所观察到的现象不同。将所合成的Ti02纳米晶用于制备染料敏化太阳能电池的光阳极。光电转换性能测试表明,电池的光电转换性能随着水热反应温度的升高而增大,在220℃%。并讨论了水热反应温度对碱性条件下Ti02纳米晶粒的生长动力学过程和电池光电转换性能的影响机制。 2、)采用四乙基氢氧化铵(TENOH)作为胶溶剂,在220℃下水热合成了锐钛矿Ti02纳米晶。研究了不同TENOH浓度对Ti02纳米晶的粒径尺寸、形貌及制备成电极后对其光电转换效率的影响规律。结果表明,随着TENOH的增加,晶粒尺寸先增大后减小;形貌主要以椭球形为主,逐渐形成少量的菱形、长方形。光电性能测试发现, ,电池性能最好,%。 3)以Ba(OH)2·81420和P25粉为原料,通过调节Ba/Ti生成 BaTi03和Ti02的复合结构的纳米晶,并探讨了BaTi03的生长机理。采用锐钛矿Ti02为钛源,Ba(0H)2·8H20为钡源,在Ba/Ti=l, 水热晶化温度为1000C、水热晶化时间为12h的条件下制备了晶粒分布均匀的BaTi03纳米晶;并将其与同种条件下制备的Ti02纳米薄膜组装的太阳能电池性能进行对比,发现采用BaTi03为光电极材料的开路电压比锐钛矿Ti02光电极材料的开路电压高出约60mV,短路电流密度仅为锐钛矿Ti02光电极的1/3,分析了导致其性能参数差异的原因。关键词染料敏化太阳能电池,光阳极,水热法,二氧化钛,钛酸钡 ABSTRACT Thispaper sethow toprepare high—quality semiconductor thinfilms (anatase)and BaTi03 nanofilms were prepared by hydrothermal method in a strong basic regulation of the product size and morphology by changing the temperature ofhydrothermal reaction and the peptizer concentration. They were applied photoelectric properties of thesolar cellswere main contents show asfollows: n)Anatase nanocrystallites were synthesized via hydrothermal reactions following abasic route using tetrabutyltitanate as the source nanocrystallites were used to fabricate nanoporous photoanodes was found that theaverage particle sizeofTi02 firstincreased