醇分散的锐钛矿二氧化钛及其制备方法和聚合物太阳能电池技术

本申请属于电池材料的技术领域，尤其涉及醇分散的锐钛矿二氧化钛及其制备方法和聚合物太阳能电池。本申请提供了一种锐钛矿二氧化钛，包括第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂通过溶剂热法制备得到；其中，所述第一配体的化学式为：R‑O‑(CH2‑CH2‑)n‑O‑CH2‑COOH，n为1‑5的整数，R为甲基、乙基或丙基，所述第二配体选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵以及氧化三甲胺中的一种或多种。本申请提供了醇分散的锐钛矿二氧化钛及其制备方法和聚合物太阳能电池，能解决TiO2难以分散在醇类溶剂导致的不能应用在太阳能电池的电子传输层的技术缺陷。

Alcohol-dispersed anatase titanium dioxide and its preparation methods and polymer solar cells

The present application belongs to the technical field of battery materials, in particular to alcohol dispersed anatase titanium dioxide, its preparation method and polymer solar cells. This application provides an anatase titanium dioxide, including a first ligand, a titanium-containing compound, a second ligand and an alcoholic solvent, prepared by solvothermal method, in which the first ligand is chemically formulated as follows: R_O(CH2)n_O_CH2_COOH, n is an integer of 1_5, R is methyl, ethyl or propyl, and the said diligand is selected from tetramethylammonium hydroxide, tetraethyl hydrogen. One or more of ammonium oxide and trimethylamine oxide. This application provides alcohol-dispersed anatase titanium dioxide, its preparation method and polymer solar cells, which can solve the technical defects of the electronic transport layer which can not be used in solar cells due to the difficulty of dispersing titanium dioxide in alcohol solvents.

【技术实现步骤摘要】
醇分散的锐钛矿二氧化钛及其制备方法和聚合物太阳能电池
本申请属于电池材料的
，尤其涉及醇分散的锐钛矿二氧化钛及其制备方法和聚合物太阳能电池。
技术介绍
当今社会中，光电器件的广泛应用使其在人们的日常生活中不可或缺。特别是近些年来，随着人们生活水平的提高和节能环保意识的增强，尤其是对于太阳能电池需求越来越多。聚合物太阳能电池是有机太阳能电池的一种类型，属于第三代太阳能电池，其具有材料可设计性强、材料来源广泛、可以采用简单的溶胶凝胶法制备等优势，在近几年发展迅速，成为该领域的研究热点。根据聚合物太阳能电池电极的位置不同，又可以将其分为正置结构和倒置结构器件，在聚合物太阳能电池中，无论是正置结构还是倒置结构，为了改善载流子的传输，有源层与电极之间还经常插入电子传输层。以导电薄膜为电子传输层的光电器件是太阳能电池的关键材料，它的市场需求量正在逐年增加。当前光电技术的应用已遍及手机、红外制导、工业、医学检测、环境科学、光电瞄具和民用等各个领域，已经形成了一个巨大的产业市场，其反过来也促进了光电器件的研发进展。用于电子传输层的导电薄膜按照材料种类的不同，可分为金属和半导体两大类。对于金属材料，常常利用其它低功函数的金属如：Mg，Ca和Ba来做界面修饰材料保护有机-金属界面，但是纯金属易于氧化和强度低的缺点。而针对于半导体，目前，半导体光电器件的种类很多，光电性能比较理想的材料是In2O3、ZnO、SnO2等，In2O3，SnO2，ZnO等薄膜已在国内外广泛研究光电器件领域。但是这些光电器件都存在不同程度的问题，例如ZnO虽然光电性能佳，极佳的可加工性能和无毒的优点，但是他的化学性能不稳定，制备温度高，In2O3虽然易于制造和后处理，但是In的价格昂贵，因而人们在不断寻求新的器件的发现。在所有的半导体材料的制备过程中，都不会尽善尽美，总会形成各种缺陷，需要进行各种材料提纯，除去各种杂质，而这些后处理很多都是为了弥补这些缺陷。TiO2具有宽的光学带隙和高折射率，是有前景的金属氧化物材料。另外，其储量丰富，成本低，化学稳定性好。但是TiO2难以分散在醇类溶剂中，难以应用在太阳能电池的电子传输层中。申请内容有鉴于此，本申请提供了醇分散的锐钛矿二氧化钛及其制备方法和聚合物太阳能电池，能解决TiO2难以分散在醇类溶剂导致的不能应用在太阳能电池的电子传输层的技术缺陷。本申请提供了一种锐钛矿二氧化钛，包括第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂通过溶剂热法制备得到；其中，所述第一配体的化学式为：R-O-(CH2-CH2-)n-O-CH2-COOH，n为1-5的整数，R为甲基、乙基或丙基，所述第二配体选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵以及氧化三甲胺中的一种或多种。作为优选，第一配体与含钛化合物的Ti的摩尔数比为2-20。作为优选，第二配体与与含钛化合物的Ti的摩尔数比为2-10。更为优选，第一配体的添加量为6ml。更为优选，第二配体的添加量为100-1000mg。作为优选，所述含钛化合物包括钛酸四异丙酯或/和钛酸四丁酯。更为优选，含钛化合物的添加量为1-10mmol。作为优选，所述含醇溶剂选自乙醇或/和丙醇。更为优选，含醇溶剂的添加量为10-50ml。作为优选，还包括将含铌化合物、第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂通过溶剂热法制备锐钛矿二氧化钛。更为优选，含铌化合物添加量为0.1-5mmol。作为优选，所述含铌化合物选自五甲氧基铌、五乙氧基铌以及五异丙氧基铌中的一种或多种。本申请提供了一种所述锐钛矿二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂混合，得到混合物；步骤2、将所述混合物进行溶剂热法后沉淀，得到锐钛矿二氧化钛；其中，所述第一配体的化学式为：R-O-(CH2-CH2-)n-O-CH2-COOH，n为1-5的整数，R为甲基、乙基或丙基；所述第二配体选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵以及氧化三甲胺。作为优选，所述溶剂热法的温度为：120-220℃；所述溶剂热法的时间为：10-34小时。更为优选，所述溶剂热法的温度为：180℃。作为优选，将所述混合物进行溶剂热法后沉淀具体为：将所述混合物进行溶剂热法后利用非极性的有机溶剂沉淀。更为优选的，所述非极性的有机溶剂为甲苯、氯仿或二甲苯。最为优选的，所述非极性的有机溶剂为甲苯。本申请提供了一种正装结构的聚合物太阳能电池，包括所述锐钛矿二氧化钛。本申请提供了一种倒装结构的聚合物太阳能电池，包括所述锐钛矿二氧化钛。本申请的锐钛矿二氧化钛溶解分散于甲醇、乙醇、异丙醇或苄醇中。本申请的目的解决目前的锐钛矿TiO2难以分散在醇类溶剂导致在其应用前景差的技术问题。因此，本申请公开一种锐钛矿型二氧化钛，包括第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂通过溶剂热法制备得到，其中，所述第一配体的化学式为：R-O-(CH2-CH2-)n-O-CH2-COOH，n为1-5的整数，R为甲基、乙基或丙基，所述第二配体选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵以及氧化三甲胺中的一种或多种。其中，第一配体和第二配体均与TiO2发生配位作用，第一配体和第二配体能连接在TiO2表面，且第二配体能减弱第一配体和Ti的作用，被配体包裹的TiO2就可以依赖配体中的官能团(例如：乙氧基等)使得锐钛矿二氧化钛分散在醇类溶剂中，使得锐钛矿TiO2可以均匀稳定的分散在醇类溶剂中，形成良好的稳定的均相物质；同时，第一配体和第二配体并不影响电子传输性能。本申请还提供了锐钛矿二氧化钛的制备方法，通过简单的溶剂热法和沉淀后得到锐钛矿二氧化钛，可分散在醇类溶剂的锐钛矿二氧化钛直接旋涂，锐钛矿二氧化钛能分散到醇类溶剂，做正装和倒装结构的聚合物太阳能电池的电子传输层，在制备太阳能电池的时候可以避免溶解太阳能电池的聚合物活性层，也能避免使用水，能显著提高太阳能电池效率，具有突出的应用价值。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1示对实施例1和实施例2的XRD图谱；图2示本申请提供的实施例2至7的电镜图；图3示对比例1提供的TiO2纳米粒子的电镜图；图4示对比例1提供的TiO2纳米粒子的放大的电镜图；图5示本申请提供的实施例1提供的实物图；图6示本申请提供的实施例1制备得到的正装结构的聚合物太阳能电池的电池效率曲线图；图7示本申请提供的实施例1制备得到的倒装结构的聚合物太阳能电池的电池效率曲线图。具体实施方式本申请提供了醇分散的锐钛矿二氧化钛及其制备方法和聚合物太阳能电池，用于解决TiO2难以分散在醇类溶剂导致的不能应用在太阳能电池的电子传输层的技术缺陷。下面将对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。其中，以下实施例所用原料均为市售或自制，其中，第一配体为多乙氧基乙酸，多乙氧基乙酸的化学式为R-O-(CH2-CH2-)n-O-CH2-COOH，n为1-5的整数，R为甲基。实施例1本实施例提供了第一种锐钛矿TiO2纳米粒子的具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锐钛矿二氧化钛，其特征在于，包括第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂通过溶剂热法制备得到；其中，所述第一配体的化学式为：R‑O‑(CH2‑CH2‑)n‑O‑CH2‑COOH，n为1‑5的整数，R为甲基、乙基或丙基；所述第二配体选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵以及氧化三甲胺中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种锐钛矿二氧化钛，其特征在于，包括第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂通过溶剂热法制备得到；其中，所述第一配体的化学式为：R-O-(CH2-CH2-)n-O-CH2-COOH，n为1-5的整数，R为甲基、乙基或丙基；所述第二配体选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵以及氧化三甲胺中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的锐钛矿二氧化钛，其特征在于，所述含钛化合物包括钛酸四异丙酯或/和钛酸四丁酯。3.根据权利要求1所述的锐钛矿二氧化钛，其特征在于，所述含醇溶剂选自乙醇或/和丙醇。4.根据权利要求1所述的锐钛矿二氧化钛，其特征在于，还包括将含铌化合物、第一配体、含钛化合物、第二配体和含醇溶剂通过溶剂热法制备锐钛矿二氧化钛。5.根据权利要求1所述的锐钛矿二氧化钛，其特征在于，所述含铌化合物选自五甲氧基铌、五乙氧基铌以及五异丙氧基铌中的一种或多种。6.一种权利要求1至5任意一项所述锐钛矿二氧化钛的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金成，赵伟，张凯，张锦宏，丁中祥，黄飞，曹镛，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44