一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法技术

一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法，涉及一种稀土均苯三甲酸配合物/TiO2复合光阳极构筑领域。解决了如何提高由半导体光阳极构成的染料敏化太阳能电池的光电转换效率的问题。该方法包括如下步骤，首先，获得干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶；将干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶与TiO2(P25)进行混合，混合均匀后获得混合溶胶；步骤五、将混合溶胶均匀涂抹在FTO玻璃表面后，进行干燥及焙烧，自然冷却至室温后；再在FTO玻璃上的第一层混合溶胶上，再次均匀涂抹混合溶胶，进行干燥及焙烧，从而完成均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备。本发明专利技术主要用于制备染料敏化太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法
本专利技术涉及一种稀土均苯三甲酸配合物/TiO2复合光阳极构筑领域。
技术介绍
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitizedSolarCells，简称为DSSCs)因其绿色环保的特性以及成本低、操作简单易行等优势，在新能源领域广受关注，并在理论和实践应用双重领域迅速发展。影响染料敏化太阳能电池光电性能的因素主要有光阳极材料结构、电解质组成、对电极性能、染料吸收光谱等。目前体系中常用的染料为N3、N719、C101和C103等，其光谱吸收范围仅占太阳光谱的45％左右，由于光谱匹配问题使得部分光子不能被电池有效利用，这在一定程度上限制了DSSCs光转换效率的进一步提升。通过制备高效宽光谱吸收染料、微观调控半导体材料的结构和组成、加大染料和光阳极半导体材料之间的吸附结合力、增大电子传输效率，进而提升了DSSCs光转换效率。光阳极作为染料敏化太阳能电池最重要的组成部分，起着负载敏化剂以及收集和传输电子的作用，一直以来是解决DSSCs光电转换效率研究领域的主要攻破方向，因此，如何提高光阳极的光电转换效率，从而使DSSCs的光电转换效率得以提高，是我们亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决如何提高由半导体光阳极构成的染料敏化太阳能电池的光电转换效率的问题，本专利技术提供了一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法。一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法，该方法包括如下步骤：步骤一、将固体均苯三甲酸用有机溶剂溶解，溶解完成后并将其加入到溶液A中，并搅拌均匀，所述溶液A为氯化铕溶液与氯化钇溶液组成的混合溶液；固体均苯三甲酸与有机溶剂的质量比为1：(3590～3650)；氯化铕溶液中的氯化铕与氯化钇溶液中的氯化钇的摩尔比为1:(2～20)：溶液A与有机溶剂的体积比为1:(4～50)；步骤二、将搅拌均匀后的混合溶液进行热处理2h～48h，热处理的温度范围为55℃～80℃，获得含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤三、用甲醇对含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶洗涤2～3次，对洗涤后的均苯三甲酸配合物纳米晶置于60～80℃的条件下干燥2h～48h，从而获得干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤四、按质量比1：(10～1000)将干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶与TiO2(P25)进行混合，混合均匀后获得混合溶胶；步骤五、用刮涂法将混合溶胶均匀涂抹在FTO玻璃表面后，在温度为60℃～80℃条件下的空气中干燥3h～5h，然后将涂抹混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，自然冷却至室温后；步骤六、再在FTO玻璃上的第一层混合溶胶上，再次均匀涂抹混合溶胶，然后将涂抹两层混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，焙烧完成后，将其放入烘箱中干燥12h～24h，烘箱的温度为70℃～80℃，从而完成均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备。优选的是，步骤五中，涂抹厚度为5um～10um。优选的是，步骤一中，氯化铕溶液和氯化钇溶液的浓度均为0.05mol/L～2mol/L，且氯化铕溶液和氯化钇溶液中的溶质均为六水合氯化物，且二者的溶剂均为蒸馏水。优选的是，步骤一中，溶解均苯三甲酸的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。优选的是，步骤五中，加热升温速度为1℃/min～4℃/min。优选的是，步骤二中，热处理的温度为60℃～75℃。优选的是，步骤四中，干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶与TiO2(P25)的质量比为1：(10～800)。优选的是，步骤一中，固体均苯三甲酸与有机溶剂的质量比为1：(3590～3600)。优选的是，步骤一中，氯化铕溶液中的氯化铕与氯化钇溶液中的氯化钇的摩尔比为1:(2～10)。优选的是，步骤一中，溶液A与有机溶剂的体积比为1:(4～20)。本专利技术带来的有益效果是，本专利技术通过优化半导体材料的比表面积，在制备DSSCs中增大均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极对染料的吸附量，进而提升光捕获能力，改善DSSCs的光电性能。通过以往的研究发现，无机-有机杂化材料比纯无机材料的比表面积偏大。本专利技术将制备的无机-有机杂化材料引入到传统的TiO2光阳极中。并在其中摻入具有特殊物理、化学特性的稀土元素，将下转换发光材料引入到太阳能电池中，提高光电流和光利用率，拓宽光谱吸收范围，从而提高电池效率。并且下转换发光可以降低紫外线对染料的影响，降低了氧化还原电对的复合，进一步提高电池的稳定性。本专利技术所述一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备工艺简单、成本低、所需设备简单、生产安全性强，由于光阳极光吸收效率和下转换发光性能得以提升，从而提高染料敏化太阳能电池对太阳光的捕获能力，易于实现工业化生产；均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极可制备染料敏化太阳能电池，电池的光电转换效率可达到为6.4％～6.7％，最高转化效率可到6.7％。附图说明图1为制备的均苯三甲酸配合物纳米晶在电子显微镜下的图像；图2是由为制备的均苯三甲酸配合物纳米晶的XRD图谱；图3是染料敏化太阳能电池的光电流密度-光电压曲线，其中，染料敏化太阳能电池由制备的均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极制成。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。具体实施方式一：本实施方式所述的一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法，该方法包括如下步骤：步骤一、将固体均苯三甲酸用有机溶剂溶解，溶解完成后并将其加入到溶液A中，并搅拌均匀，所述溶液A为氯化铕溶液与氯化钇溶液组成的混合溶液；固体均苯三甲酸与有机溶剂的质量比为1：(3590～3650)；氯化铕溶液中的氯化铕与氯化钇溶液中的氯化钇的摩尔比为1:(2～20)：溶液A与有机溶剂的体积比为1:(4～50)；步骤二、将搅拌均匀后的混合溶液进行热处理2h～48h，热处理的温度范围为55℃～80℃，获得含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤三、用甲醇对含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶洗涤2～3次，对洗涤后的均苯三甲酸配合物纳米晶置于60～80℃的条件下干燥2h～48h，从而获得干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤四、按质量比1：(10～1000)将干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶与TiO2(P25)进行混合，混合均匀后获得混合溶胶；步骤五、用刮涂法将混合溶胶均匀涂抹在FTO玻璃表面后，在温度为60℃～80℃条件下的空气中干燥3h～5h，然后将涂抹混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，自然冷却至室温后；步骤六、再在FTO玻璃上的第一层混合溶胶上，再次均匀涂抹混合溶胶，然后将涂抹两层混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，焙烧完成后，将其放入烘箱中干燥12h～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、将固体均苯三甲酸用有机溶剂溶解，溶解完成后并将其加入到溶液A中，并搅拌均匀，所述溶液A为氯化铕溶液与氯化钇溶液组成的混合溶液；固体均苯三甲酸与有机溶剂的质量比为1：(3590～3650)；氯化铕溶液中的氯化铕与氯化钇溶液中的氯化钇的摩尔比为1:(2～20)：溶液A与有机溶剂的体积比为1:(4～50)；步骤二、将搅拌均匀后的混合溶液进行热处理2h～48h，热处理的温度范围为55℃～80℃，获得含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤三、用甲醇对含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶洗涤2～3次，对洗涤后的均苯三甲酸配合物纳米晶置于60～80℃的条件下干燥2h～48h，从而获得干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤四、按质量比1：(10～1000)将干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶与TiO2(P25)进行混合，混合均匀后获得混合溶胶；步骤五、用刮涂法将混合溶胶均匀涂抹在FTO玻璃表面后，在温度为60℃～80℃条件下的空气中干燥3h～5h，然后将涂抹混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，自然冷却至室温后；步骤六、再在FTO玻璃上的第一层混合溶胶上，再次均匀涂抹混合溶胶，然后将涂抹两层混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，焙烧完成后，将其放入烘箱中干燥12h～24h，烘箱的温度为70℃～80℃，从而完成均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备。...

【技术特征摘要】
1.一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、将固体均苯三甲酸用有机溶剂溶解，溶解完成后并将其加入到溶液A中，并搅拌均匀，所述溶液A为氯化铕溶液与氯化钇溶液组成的混合溶液；固体均苯三甲酸与有机溶剂的质量比为1：(3590～3650)；氯化铕溶液中的氯化铕与氯化钇溶液中的氯化钇的摩尔比为1:(2～20)：溶液A与有机溶剂的体积比为1:(4～50)；步骤二、将搅拌均匀后的混合溶液进行热处理2h～48h，热处理的温度范围为55℃～80℃，获得含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤三、用甲醇对含有杂质的均苯三甲酸配合物纳米晶洗涤2～3次，对洗涤后的均苯三甲酸配合物纳米晶置于60～80℃的条件下干燥2h～48h，从而获得干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶；步骤四、按质量比1：(10～1000)将干燥后的均苯三甲酸配合物纳米晶与TiO2(P25)进行混合，混合均匀后获得混合溶胶；步骤五、用刮涂法将混合溶胶均匀涂抹在FTO玻璃表面后，在温度为60℃～80℃条件下的空气中干燥3h～5h，然后将涂抹混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，自然冷却至室温后；步骤六、再在FTO玻璃上的第一层混合溶胶上，再次均匀涂抹混合溶胶，然后将涂抹两层混合溶胶的FTO玻璃加热至440℃～460℃后，焙烧25min～35min，焙烧完成后，将其放入烘箱中干燥12h～24h，烘箱的温度为70℃～80℃，从而完成均苯三甲酸配合物/二氧化钛复合光阳极的制备。2.根据权利要求1所述的一种均苯三甲酸配合物/二氧化钛复...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国凤，许宏一，潘清江，潘凯，付宏刚，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23