一种一维金红石TiO₂纳米棒阵列膜的制备方法

专利名称：一种一维金红石TiO₂纳米棒阵列膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极材料，尤其是涉及一种一维金红石 TiO2纳米棒阵列膜的制备方法。
背景技术：
20世纪90年代初，瑞士洛桑联邦理工学院的Gratzel教授等(B. 0，Regan and Μ. Gratzel，Nature (London)，1991，353，737)报道了基于介孔TiO2纳米颗粒膜光阳极的染料敏化太阳能电池，其光电转换效率达到7%以上。他们的开创性工作吸引了大量的科研工作者投身到低成本、制备工艺简单的第三代太阳能电池中来。目前，染料敏化太阳能电池的效率最高已经达到了 10. 4% 以上(Chiba Y.，Islam Α.，Kakutani K.，Komiya R.， Koide N., Han L. , Technical Digest,15th International Photovoltaic Science and Engineering Conference, Shanghai, October, 2005，665-666)。虽然当前基于介孔 11 纳米颗粒膜光阳极的染料敏化太阳能电池的效率仍然是最高的，但是由于T^2纳米颗粒膜的无序性，导致电子在膜层中的传输效率低，光生电子-空穴的复合严重，这限制了电池效率的进一步提高。近年来，人们开始探索一维(I-D)高度有序的半导体纳米材料作为染料敏化太阳能电池的光阳极材料。研究表明一维阵列结构半导体光阳极材料具有比TiO2纳米颗粒更高的电子传输效率(Law，M. ,L. Ε. Greene, et al. (2005).，Nature Materials 4(6) 455-459)。最近有文献报道了在导电玻璃上通过水热法制备一维高度有序的金红石TW2纳米棒阵列膜(Journal of the American Chemical Society, 2009, vol. 131，No 11,3985 ； Nano Letter,2008, vol.8, No. 11,3781 Journal of Physical Chemistry C 114(17) 7787)，但是在光阳极的应用中，由于TW2纳米棒阵列膜的比表面积仍然较小，导致电池效率不高。Pan Hao 等人(Applied Surface Science, 2011, vol. 257, No. 11,5059)报道了用化学法刻蚀TW2纳米棒阵列以提高膜层的比表面积，但是由于其刻蚀时间长，刻蚀后膜层厚度急剧减少，所以对光阳极纳米材料的比表面积提高有限，应用在染料敏化太阳能电池中的效率也仅达到2. 67%。如何有效地提高一维TW2纳米棒阵列膜的比表面积成了一大挑战，而这一问题的解决对制备高性能的染料敏化太阳能电池具有重要意义。发明内容
本发明的目的旨在提供一种具有高比表面积、可有效提高染料敏化太阳能电池效率的一维金红石T^2纳米棒阵列膜的制备方法。
本发明包括以下步骤
1)清洗导电玻璃；
2)水热法制备金红石TW2纳米棒阵列膜
将去离子水、盐酸和TiCl4混合后配制成水热溶液，再将导电玻璃放入水热溶液中利用水热法在导电玻璃表面制备一层金红石TiO2纳米棒阵列膜，水热反应结束后，取出水热釜在空气中冷却至室温，然后取出长有TiA纳米棒阵列膜的导电玻璃基底，冲洗后，晾干；
3)化学刻蚀法制备TW2纳米棒阵列膜
以去离子水和盐酸的混合溶液作为刻蚀溶液，将步骤2)中得到的金红石TW2纳米棒阵列膜放入装有所述刻蚀溶液的水热釜中刻蚀，得到T^2纳米棒阵列膜；
4) TiO2纳米棒阵列膜退火处理
将步骤3)得到的TW2纳米棒阵列膜在马弗炉中进行退火处理，当马弗炉温度降至80°C以下后取出样品，即得到一维金红石TiA纳米棒阵列膜。
在步骤1)中，所述清洗导电玻璃的具体方法可采用将导电玻璃依次放入丙酮、 无水乙醇、去离子水中经超声清洗10 15min，晾干。
在步骤2、中，所述盐酸的加入量按体积比可为所述水热溶液总体积的0. 317 0. 635，所述TiCl4的加入量按体积比可为所述水热溶液总体积的0. 00826 0. 0476 ；所述盐酸的浓度可为36% 38%;所述水热反应的温度可为120 180°C，水热的时间可为4 10h。
在步骤幻中，所述盐酸的加入量按体积比可为去离子水和盐酸的混合溶液总体积的0. 25 0. 75 ；所述盐酸的浓度可为36% 38% ；所述刻蚀的温度可为120 180°C， 刻蚀的时间可为1 10h，所得到的TW2纳米棒阵列膜是高比表面积的TW2纳米棒阵列膜。
在步骤4)中，所述退火处理的温度可为450 600°C，退火处理的时间可为0.5 2h，退火处理的升温速率可为5°C /min。
所制备的一维金红石TiA纳米棒阵列膜厚度为1 13 μ m。
本发明在导电玻璃基底表面制备了排列致密的金红石T^2纳米棒阵列膜，膜层厚度在1 13 μ m。经过化学法刻蚀的TiA纳米棒阵列膜厚度仅减小了 50 500nm左右， 而且经过短时间的刻蚀，极大地提高了 TiO2纳米棒阵列膜的比表面积。经过化学法刻蚀的 TiO2纳米棒阵列膜应用在染料敏化太阳能电池中，极大地提高了染料敏化太阳能电池的效率。该方法具有操作简单、操作时间短、制备过程成本低廉、对染料敏化太阳能电池性能提高明显、易于实现工业化等优点。


图1为实施例1中水热温度为150°C下反应Mi得到的1102纳米棒阵列膜的SEM(扫描电镜)侧面图(放大倍数为1万倍)。在图1中，标尺为5μπι。
图2为实施例1中水热温度为150°C下反应Mi得到的TW2纳米棒阵列膜的SEM 俯视图(放大倍数为5万倍)。在图2中，标尺为Ιμπι。
图3为实施例1中经过池化学刻蚀的TW2纳米棒阵列膜的SEM俯视图(放大倍数为15万倍)。在图3中，标尺为300nm。
图4为实施例1中经过池化学刻蚀的Ti02纳米棒阵列膜的SEM俯视图(放大倍数为1万倍)。在图4中，标尺为5μπι。
图5为实施例1中未经刻蚀的TW2纳米棒阵列膜以及刻蚀后的TW2纳米棒阵列膜的XRD表征结果。在图5中，横坐标为衍射角2 θ (degree)，纵坐标为衍射峰的相对强度； 曲线a为未经刻蚀的TW2纳米棒阵列膜，曲线b为经过Ih刻蚀后的TW2纳米棒阵列膜，曲线c为经过池刻蚀后的TW2纳米棒阵列膜，曲线d为经过证刻蚀后的TW2纳米棒阵列膜，曲线e为经过几刻蚀后的TW2纳米棒阵列膜。
图6为实施例1中经过不同时间刻蚀的T^2纳米棒阵列膜光阳极组装成的染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线(即I-V曲线)。在图6中，横坐标为电压(V)，纵坐标为电流密度(mA/cm_2)；其中标记-■-为未刻蚀处理的TW2纳米棒阵列膜的I_V曲线，-· -、- ▲ _、-▼-、_<分别为刻蚀lh.3h.5h和7h之后的TiO2纳米棒阵列膜的I-V曲线。
图7为实施例2制备得到的经过IOh刻蚀的高比表面积TiO2纳米棒阵列膜光阳极的SEM侧面图(放大倍数为1万倍)。在图7中，标尺为5 μ m。
图8为实施例2制备得到的经过IOh刻蚀的高比表面积TiO2纳米棒阵列膜光阳极的SEM俯视图(放大倍数为1万倍)。在图8中，标尺为5 μ m。
图9为实施例2制备得到的经过IOh刻蚀的高比表面积TiO2纳米棒阵列膜光阳极的SEM俯视图(放大倍数为5万倍)。在图9中，标尺为1 μ m。
图10为实施例3制备得到的经过150°C水热IOh的TW2纳米棒阵列膜的SEM侧面图(放大倍数为1万倍)。在图10中，标尺为5 μ m。
图11为实施例4制备得到的经过池刻蚀的TW2纳米棒阵列膜的SEM侧面图(放大倍数为2.5万倍)。在图11中，标尺为2μπι。
图12为实施例4制备得到的经过池刻蚀的TW2纳米棒阵列膜的SEM俯视图(放大倍数为15万倍)。在图12中，标尺为300nm。
图13为实施例5制备得到的经过池刻蚀的1102纳米棒阵列膜的SEM俯视图(放大倍数为2.5万倍)。在图13中，标尺为2μπι。
具体实施方式
实施例1
1)将IcmX 1. 5cm的FTO导电玻璃依次放入丙酮，无水乙醇，去离子水中超声清洗 15min，然后在100°C烘箱中干燥后备用。
2)室温下，将30ml去离子水和30ml浓盐酸(36% 38% )溶液混合后磁力搅拌 5min,然后滴加Iml的TiCl4 (此时浓盐酸与溶液总体积的体积比为0. 49，TiCl4与溶液总体积的体积比为0. 016)，继续搅拌20min直到溶液变澄清透明，该溶液作为水热法制备金红石TiO2纳米棒阵列的水热溶液。将三块洗净的FTO导电玻璃插到聚四氟乙烯插槽中(整个插槽的直径为3cm，插槽的厚度为1cm，插槽槽孔尺寸为长1. 2cmX宽0. 2cmX深0. 5cm ； 插槽平放时与水平面所成二面角为20°左右，即插在插槽上的FTO导电玻璃与水平面的法线方向所成夹角为20°左右，且导电面一侧倾斜向下。)
3)将插有FTO导电玻璃的插槽放到IOOml的水热釜中，倒入前面所配的水热溶液。 水热釜封好之后放入烘箱中进行水热反应。水热反应在150°C下进行他。水热结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，得到长有金红石TiO2纳米棒阵列膜的FTO基底。制备得到的样品的SEM图见图1 和图2。从图中可看出TW2形成排列致密的纳米棒阵列结构，其纳米棒直径在200 300nm 左右ο
4)将步骤3)中得到的插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，转移到另外一个干净的IOOml水热釜中，倒入30ml去离子水和30ml浓盐酸(36. 0 38. 0% )的混合溶液。封好水热釜后，将水热釜放入烘箱中，在150°C下分别反应让、31!、证和7h。水热反应结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽， 用大量去离子水冲洗。然后将FTO导电玻璃晾干，得到化学法刻蚀的TiO2纳米棒阵列膜。
图3和图4为经池化学刻蚀的TW2纳米棒阵列膜的SEM，从图中可见经过刻蚀之后的TiA纳米棒阵列膜中的纳米棒直径减小，仅为17 40nm左右；纳米棒之间的间隙变大，说明经过刻蚀之后的TW2纳米棒阵列膜的比表面积得到了极大的提高。
图5中a代表的是步骤3)中制备得到的样品的XRD衍射峰；b、c、d、e分别为步骤4)中刻蚀lh、3hjh、7h的TiO2纳米棒阵列膜的XRD图。XRD图中“*”所对应的谱峰是 FTO导电玻璃基底的XRD谱峰；2 θ为36. 15°左右的XRD峰对应的是金红石TiO2(IOl)的衍射峰；2 θ为62. 88°左右的XRD峰对应的是金红石TW2 (002)的衍射峰。由XRD谱图可说明直接通过水热法得到的TW2纳米棒阵列膜为TW2金红石相。随着化学刻蚀时间的延长，可见(002)衍射峰的强度逐渐减弱，而(101)衍射峰的强度略有增强，这与SEM图中刻蚀前后的T^2纳米棒阵列膜的表面形貌特征相对应。
5)将步骤4)中制备得到的样品放入马弗炉中退火，退火条件为450°C退火2h， 升温速率为5°C /min;退火结束后，等马弗炉温度冷至80°C左右，取出样品，得到高比表面积的一维金红石TW2纳米棒阵列膜光阳极材料。将样品立即浸泡到0. 3mM的N719染料的无水乙醇溶液中，室温下浸泡Mh ；取出浸泡过染料的光阳极，用无水乙醇冲去膜层表面多余的染料，吹干，组装成染料敏化太阳能电池；组装染料敏化太阳能电池时所用的电解液为Γ/Ι31 勺乙腈溶液(具体成分为60% 70%乙腈，20% 25% DMPII，1% 4%水合 Lil，5% 10% 4-叔丁基吡啶和 4%碘)，所用热封膜厚度为25 μ m，所用对电极为在400°C高温下热解ang/ml的氯钼酸的无水乙醇溶液制备得到。封装好的电池有效面积为 0. 1 0. 3cm_2，测试条件为AMI. 5，100mW/cm_2。测得的电池的电流-电压曲线(即I_V曲线)见图6。由图6可知，经过池刻蚀后得到的高比表面积金红石TiO2纳米棒阵列光阳极在染料敏化电池中的效率最高，达到了 5. 75%。
实施例2
1)将FTO导电玻璃依次放入丙酮，无水乙醇，去离子水中超声清洗15min，然后在 100°C烘箱中干燥。
2)室温下，将30ml去离子水和30ml浓盐酸(36 38% )溶液混合后磁力搅拌 5min，然后滴加1. 5ml的TiCl4 (此时浓盐酸与溶液总体积的体积比为0. 488，TiCl4与溶液总体积的体积比为0. 0244)，继续搅拌20min直到溶液变澄清透明，该溶液作为水热法制备金红石TW2纳米棒阵列的水热溶液。将三块洗净的FTO导电玻璃插到聚四氟乙烯插槽中， 且导电面一侧倾斜向下。插槽尺寸与实施例1相同。
3)将插有FTO导电玻璃的插槽放到IOOml的水热釜中，倒入前面所配的水热溶液。 水热釜封好之后放入烘箱中进行水热反应。水热反应在150°C下进行他。水热结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，得到长有金红石TW2纳米棒阵列膜的FTO基底。纳米棒直径在200-300nm左右且垂直于FTO基底生长，排列致密。
4)将步骤3)中得到的插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，转移到另外一个干净的IOOml水热釜中，倒入30ml去离子水和30ml浓盐酸(36. 0 38. 0% )的混合溶液(此时，浓盐酸占溶液总体积的体积分数为0.75)。封好水热釜后，将水热釜放入烘箱中，在150°C下刻蚀10h。水热反应结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗。然后将FTO导电玻璃晾干，得到化学法刻蚀的TW2纳米棒阵列膜。见图7 9，刻蚀之后TW2纳米棒阵列膜比表面积增大， 纳米棒表面变粗糙，单根纳米棒直径在17 40nm左右；由于刻蚀时间过长，由图8可见纳米棒顶端有倒在一起成束状结构的倾向。
5)将步骤4)中制备得到的样品放入马弗炉中退火，退火条件为600°C退火池，升温速率为5°C /min;退火结束后，等马弗炉温度冷至80°C左右，取出样品，得到高比表面积的TW2纳米棒阵列光阳极材料。
实施例3
1)将FTO导电玻璃依次放入丙酮，无水乙醇，去离子水中超声清洗15min，然后在 100°C烘箱中干燥。
2)室温下，将30ml去离子水和30ml浓盐酸(36 38 % )溶液混合后磁力搅拌 5min，然后滴加Iml的TiCl4 (此时浓盐酸与溶液总体积的体积比为0. 492，TiCl4与溶液总体积的体积比为0. 0164)，继续搅拌20min直到溶液变澄清透明，该溶液作为水热法制备金红石TW2纳米棒阵列的水热溶液。将三块洗净的FTO导电玻璃插到聚四氟乙烯插槽中，且导电面一侧倾斜向下。插槽尺寸与实施例1相同。
3)将插有FTO导电玻璃的插槽放到IOOml的水热釜中，倒入前面所配的水热溶液。 水热釜封好之后放入烘箱中进行水热反应。水热反应在150°C下进行10h。水热结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，得到长有金红石TW2纳米棒阵列膜的FTO基底。纳米棒直径在200 300nm左右且垂直于FTO基底生长，排列致密，由图10中的SEM侧面图可知膜层厚度为8. 3 μ m左右 (SEM测试时把膜层从FTO基底上刮下来，粘在导电胶上观察)。
4)将步骤3)中得到的插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，转移到另外一个干净的IOOml水热釜中，倒入30ml去离子水和30ml浓盐酸(36 38% )的混合溶液(此时，浓盐酸占溶液总体积的体积分数为0. 75)。封好水热釜后，将水热釜放入烘箱中， 在150°C下刻蚀lh。水热反应结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗。然后将FTO导电玻璃晾干，得到化学法刻蚀的TW2纳米棒阵列膜。经过Ih化学刻蚀的TW2纳米棒阵列膜与未刻蚀的TW2纳米棒阵列膜相比变化不明显，但是纳米棒还是有明显的刻蚀痕迹；经过Ih化学刻蚀的TW2纳米棒阵列膜的比表面积有所增大，但相比经过3 证刻蚀的TW2纳米棒阵列膜，其增大的比表面积仍然太小。
5)将步骤4)中制备得到的样品放入马弗炉中退火，退火条件为450°C退火池，升温速率为5°C /min;退火结束后，等马弗炉温度冷至80°C左右，取出样品，得到高比表面积的TW2纳米棒阵列光阳极材料。
实施例4
1)将FTO导电玻璃依次放入丙酮，无水乙醇，去离子水中超声清洗15min，然后在 100°C烘箱中干燥。
2)室温下，将40ml去离子水和20ml浓盐酸(36 38 % )溶液混合后磁力搅拌5min，然后滴加0. 5ml的TiCl4 (此时浓盐酸与溶液总体积的体积比为0. 317，TiCl4与溶液总体积的体积比为0. 00826)，继续搅拌20min直到溶液变澄清透明，该溶液作为水热法制备金红石TW2纳米棒阵列的水热溶液。将三块洗净的FTO导电玻璃插到聚四氟乙烯插槽中，且导电面一侧倾斜向下。插槽尺寸与实施例1相同。
3)将插有FTO导电玻璃的插槽放到IOOml的水热釜中，倒入前面所配的水热溶液。 水热釜封好之后放入烘箱中进行水热反应。水热反应在120°C下进行4h。水热结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，得到长有金红石TW2纳米棒阵列膜的FTO基底。得到的纳米棒阵列膜排列致密， 但膜层厚度12 μ m左右，纳米棒直径在100 150nm左右。
4)将步骤3)中得到的插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，转移到另外一个干净的IOOml水热釜中，倒入45ml去离子水和15ml浓盐酸(36 38% )的混合溶液(此时，浓盐酸占溶液总体积的体积分数为0. 25)。封好水热釜后，将水热釜放入烘箱中， 在120°C下刻蚀池。水热反应结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗。然后将FTO导电玻璃晾干，得到化学法刻蚀的高比表面积TW2纳米棒阵列膜。由图11和图12可知，经过池刻蚀的TW2纳米棒阵列膜直径为20nm左右，纳米棒表面粗糙；膜层厚度为950nm左右。
5)将步骤4)中制备得到的样品放入马弗炉中退火，退火条件为450°C退火0. 5h， 升温速率为5°C /min ；退火结束后，等马弗炉温度冷至80°C左右，取出样品，得到高比表面积的TW2纳米棒阵列光阳极材料。
实施例5
1)将FTO导电玻璃依次放入丙酮，无水乙醇，去离子水中超声清洗15min，然后在 100°C烘箱中干燥。
2)室温下，将20ml去离子水和40ml浓盐酸(36 38 % )溶液混合后磁力搅拌 5min，然后滴加3ml的TiCl4 (此时浓盐酸与溶液总体积的体积比为0. 635，TiCl4与溶液总体积的体积比为0. 0476)，继续搅拌20min直到溶液变澄清透明，该溶液作为水热法制备金红石TW2纳米棒阵列的水热溶液。将三块洗净的FTO导电玻璃插到聚四氟乙烯插槽中，且导电面一侧倾斜向下。插槽尺寸与实施例1相同。
3)将插有FTO导电玻璃的插槽放到IOOml的水热釜中，倒入前面所配的水热溶液。 水热釜封好之后放入烘箱中进行水热反应。水热反应在180°C下进行4h。水热结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，得到长有金红石TiO2纳米棒阵列膜的FTO基底。纳米棒直径在50 150nm左右且垂直于FTO基底生长，排列致密，膜层厚度在13 μ m左右。
4)将步骤3)中得到的插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗，转移到另外一个干净的IOOml水热釜中，倒入15ml去离子水和45ml浓盐酸(36 38% )的混合溶液(此时，浓盐酸占溶液总体积的体积分数为0. 75)。封好水热釜后，将水热釜放入烘箱中， 在180°C下刻蚀池。水热反应结束后，将水热釜从烘箱中取出，在空气中冷却至室温。取出插有FTO导电玻璃的插槽，用大量去离子水冲洗。然后将FTO导电玻璃晾干，得到化学法刻蚀的TW2纳米棒阵列膜。由图13可知刻蚀之后TW2纳米棒阵列膜比表面积增大，纳米棒表面变粗糙，单根纳米棒直径在17 40nm左右。
5)将步骤4)中制备得到的样品放入马弗炉中退火，退火条件为600°C退火池，升温速率为5°C /min ；退火结束后，等马弗炉温度冷至80°C左右，取出样品，得到高比表面积的TW2纳米棒阵列光阳极材料。
权利要求
1.一种一维金红石TiA纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)清洗导电玻璃；2)水热法制备金红石TiA纳米棒阵列膜将去离子水、盐酸和TiCl4混合后配制成水热溶液，再将导电玻璃放入水热溶液中利用水热法在导电玻璃表面制备一层金红石TiA纳米棒阵列膜，水热反应结束后，取出水热釜在空气中冷却至室温，然后取出长有T^2纳米棒阵列膜的导电玻璃基底，冲洗后，晾干；3)化学刻蚀法制备TiA纳米棒阵列膜以去离子水和盐酸的混合溶液作为刻蚀溶液，将步骤2)中得到的金红石T^2纳米棒阵列膜放入装有所述刻蚀溶液的水热釜中刻蚀，得到TiA纳米棒阵列膜；4)TiO2纳米棒阵列膜退火处理将步骤3)得到的TW2纳米棒阵列膜在马弗炉中进行退火处理，当马弗炉温度降至 80°C以下后取出样品，即得到一维金红石TW2纳米棒阵列膜。
2.如权利要求1所述的一种一维金红石TiA纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述清洗导电玻璃的具体方法是将导电玻璃依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水中经超声清洗10 15min，晾干。
3.如权利要求1所述的一种一维金红石TiA纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤2、中，所述盐酸的加入量按体积比为所述水热溶液总体积的0. 317 0. 635，所述 TiCl4的加入量按体积比可为所述水热溶液总体积的0. 00826 0. 0476。
4.如权利要求1或3所述的一种一维金红石T^2纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述盐酸的浓度为36% 38%。
5.如权利要求1所述的一种一维金红石TiA纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述水热反应的温度为120 180°C，水热的时间为4 10h。
6.如权利要求1所述的一种一维金红石T^2纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤幻中，所述盐酸的加入量按体积比为去离子水和盐酸的混合溶液总体积的0. 25 0. 75。
7.如权利要求1所述的一种一维金红石TiA纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述盐酸的浓度为36% 38%。
8.如权利要求1所述的一种一维金红石T^2纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述刻蚀的温度为120 180°C，刻蚀的时间为1 10h。
9.如权利要求1所述的一种一维金红石T^2纳米棒阵列膜的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述退火处理的温度为450 600°C，退火处理的时间为0. 5 2h，退火处理的升温速率为5°C /min。
全文摘要
一种一维金红石TiO2纳米棒阵列膜的制备方法，涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极材料。提供一种具有高比表面积、可有效提高染料敏化太阳能电池效率的一维金红石TiO2纳米棒阵列膜的制备方法。在导电玻璃上制备一层金红石TiO2纳米棒阵列膜，然后经化学刻蚀法制备高比表面积的TiO2纳米棒阵列膜，再把高比表面积的TiO2纳米棒阵列膜在马弗炉中进行退火处理，即得到高比表面积的一维金红石TiO2纳米棒阵列膜光阳极材料，该阵列膜膜层厚度在1～13μm。用于光阳极在染料敏化电池中的效率高达5.75％。该方法具有操作简单、操作时间短、制备过程成本低廉、对染料敏化太阳能电池性能提高明显、易于实现工业化等优点。
文档编号C03C17/23GK102503166SQ201110325519
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者吕妙强, 林昌健, 郑大江 申请人:厦门大学