硅質(zhì)殼-氧化鈦復(fù)合材料的制備及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、由于硅藻硅質(zhì)殼在微納米尺度范圍內(nèi)具有精美絕倫的三維立體結(jié)構(gòu)，以及這種結(jié)構(gòu)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(zhì)，使其成為新型材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與此同時(shí)，隨著化石能源的日漸匱乏，太陽(yáng)能作為新能源的典型代表被廣泛關(guān)注。近年來(lái)，通過(guò)眾多科學(xué)工作者的不懈努力，在太陽(yáng)能電池的研究方面取得了很大的進(jìn)展，其中，染料敏化太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)能電池中的新成員，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、成本低廉而備受矚目。本文選取了個(gè)體較大、易于分離觀察的圓

2、篩藻（Coscinodiscussp.）硅質(zhì)殼為模板，利用鈦的前軀體，通過(guò)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(zhì)殼三維結(jié)構(gòu)的硅質(zhì)殼/氧化鈦復(fù)合材料和硅質(zhì)殼/摻N氧化鈦復(fù)合材料，并以此為基礎(chǔ)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(duì)得到的三類材料進(jìn)行了表征，提出了材料制備的可能反應(yīng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上

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

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(chǔ)上闡述了制備過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理。制備出了具有光放大功能的反蛋白石結(jié)構(gòu)的三種不同光電材料，即硅質(zhì)殼/氧化鈦、硅質(zhì)殼/摻N氧化鈦、木耳狀的生物形狀氧化鈦。通過(guò)掃描電子顯微分析，得出了硅質(zhì)殼/摻N氧化鈦復(fù)合材料的表面材料涂覆比硅質(zhì)殼/氧化鈦復(fù)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(jié)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