一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂TiO2‑x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，利用碳氮化合物和硫酸氧钛为原料，采用燃烧法制备具有较高光电转换效率的氮掺杂TiO2‑x纳米颗粒。该方法操作简单，产品结晶度高，尺寸均匀，制备速度快，非常适宜扩大化工业生产。

A Nitrogen Doped Titanium Dioxide-x Dye Sensitized Solar Cell Photoanode Material and Its Preparation Method

The invention discloses a nitrogen-doped titanium dioxide x dye-sensitized solar cell photoanode material and a preparation method. Nitrogen-doped titanium dioxide x nanoparticles with high photoelectric conversion efficiency are prepared by combustion method using carbonitrides and titanium sulfate as raw materials. The method has the advantages of simple operation, high crystallinity, uniform size and fast preparation speed, and is very suitable for expanding chemical industry production.

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法
本专利技术涉及新能源材料
，尤其是氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法。
技术介绍
人类社会的发展日新月异，随着科学和技术的不断提升，新产品和新技术也不断涌现，这些新技术给人们的生活提供了便利，更好的促进了社会生产力的发展。无论是机械还是电子产品的运转都需要能源，随着人们对科技产品的依赖逐渐加深以及传统化石能源的不断消耗，人们对新能源的需求已经迫在眉睫。染料敏化太阳能电池是一种新兴的能源转化方式，通过该方式可以将太阳能直接转化为电能，避免了其他复杂的转化方式对能源的损耗。纳米二氧化钛是一种理想的染料敏化太阳能电池光阳极材料，先有技术中，实验室开发的纳米二氧化钛已经具有了较理想的光电转化效率，但其制备方法一般较复杂，不适宜扩大化的工业生产，难以达到产业化的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术中高性能二氧化钛光阳极材料制备过程复杂，难以实现扩大化工业生产的缺陷，本专利技术公开了一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：步骤一，将碳氮化合物和硫酸氧钛按比例混合；步骤二，将步骤一的混合物置于球磨机中，均匀混合30~60min；步骤三，将步骤二的混合物置于坩埚中，在保护气体气氛中程序升温至500~700℃，保温30~120min；步骤四，收集步骤三产物，水洗，烘干，即得到氮掺杂TiO2-x纳米颗粒。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤一中碳氮化合物为尿素、双氰胺或三聚氰胺中的一种。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述尿素、双氰胺或三聚氰胺的纯度≥99.99%。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤一中硫酸氧钛的纯度≥99.9%，且其杂质中二氧化钛质量分数≥99%。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤一中碳氮化物和硫酸氧钛的质量比为1:0.1~1。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤三中程序升温速度为1~5℃/min。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤三中保护气体为氮气或氩气，且保护气体的纯度≥99.99%。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤三中坩埚为石英坩埚或刚玉坩埚。上述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤四中烘干温度为60~80℃。和现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该方法操作简单，产品结晶度高，尺寸均匀，制备速度快，非常适宜扩大化工业生产。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术实施例1的扫描电子显微镜照片；图2为本专利技术实施例2的扫描电子显微镜照片；图3为本专利技术实施例3的扫描电子显微镜照片；图4为本专利技术的X射线衍射谱图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面对本专利技术做进一步的说明，显而易见地，下面所描述的仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些实施例获得其他的实施例，都属于本专利技术的保护范围。【实施例1】一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：步骤一，将碳氮化合物和硫酸氧钛按比例混合；步骤二，将步骤一的混合物置于球磨机中，均匀混合30min；步骤三，将步骤二的混合物置于坩埚中，在保护气体气氛中程序升温至500℃，保温30min；步骤四，收集步骤三产物，水洗，烘干，即得到氮掺杂TiO2-x纳米颗粒。详细的，所述步骤一中碳氮化合物为尿素。所述尿素的纯度≥99.99%。所述步骤一中硫酸氧钛的纯度≥99.9%，且其杂质中二氧化钛质量分数≥99%。所述步骤一中碳氮化物和硫酸氧钛的质量比为1:1。所述步骤三中程序升温速度为5℃/min。所述步骤三中保护气体为氮气，且保护气体的纯度≥99.99%。所述步骤三中坩埚为石英坩埚。所述步骤四中烘干温度为60℃。【实施例2】一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：步骤一，将碳氮化合物和硫酸氧钛按比例混合；步骤二，将步骤一的混合物置于球磨机中，均匀混合45min；步骤三，将步骤二的混合物置于坩埚中，在保护气体气氛中程序升温至700℃，保温90min；步骤四，收集步骤三产物，水洗，烘干，即得到氮掺杂TiO2-x纳米颗粒。详细的，所述步骤一中碳氮化合物为三聚氰胺中。所述三聚氰胺的纯度≥99.99%。所述步骤一中硫酸氧钛的纯度≥99.9%，且其杂质中二氧化钛质量分数≥99%。所述步骤一中碳氮化物和硫酸氧钛的质量比为1:0.5。所述步骤三中程序升温速度为3℃/min。所述步骤三中保护气体为氩气，且保护气体的纯度≥99.99%。所述步骤三中坩埚为石英坩埚。所述步骤四中烘干温度为70℃。【实施例3】一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：步骤一，将碳氮化合物和硫酸氧钛按比例混合；步骤二，将步骤一的混合物置于球磨机中，均匀混合60min；步骤三，将步骤二的混合物置于坩埚中，在保护气体气氛中程序升温至600℃，保温120min；步骤四，收集步骤三产物，水洗，烘干，即得到氮掺杂TiO2-x纳米颗粒。详细的，所述步骤一中碳氮化合物为双氰胺。所述双氰胺的纯度≥99.99%。所述步骤一中硫酸氧钛的纯度≥99.9%，且其杂质中二氧化钛质量分数≥99%。所述步骤一中碳氮化物和硫酸氧钛的质量比为1:0.1。所述步骤三中程序升温速度为1℃/min。所述步骤三中保护气体为氮气，且保护气体的纯度≥99.99%。所述步骤三中坩埚为刚玉坩埚。所述步骤四中烘干温度为80℃。以上实施例仅为本专利技术的示例性实施例，不用于限制本专利技术，本专利技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本专利技术的实质和保护范围内，对本专利技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂TiO2‑x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：步骤一，将碳氮化合物和硫酸氧钛按比例混合；步骤二，将步骤一的混合物置于球磨机中，均匀混合30~60min；步骤三，将步骤二的混合物置于坩埚中，在保护气体气氛中程序升温至500~700℃，保温30~120min；步骤四，收集步骤三产物，水洗，烘干，即得到氮掺杂TiO2‑x纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：步骤一，将碳氮化合物和硫酸氧钛按比例混合；步骤二，将步骤一的混合物置于球磨机中，均匀混合30~60min；步骤三，将步骤二的混合物置于坩埚中，在保护气体气氛中程序升温至500~700℃，保温30~120min；步骤四，收集步骤三产物，水洗，烘干，即得到氮掺杂TiO2-x纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，其特征在于，所述步骤一中碳氮化合物为尿素、双氰胺或三聚氰胺中的一种。3.根据权利要求2所述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，其特征在于，所述尿素、双氰胺或三聚氰胺的纯度≥99.99%。4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，其特征在于，所述步骤一中硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭恩言，杨倩，沈建兴，魏明智，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37