本发明专利技术涉及在不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法，步骤如下：首先将五水四氯化锡、二水醋酸锌和氢氧化钠加入乙二胺和水溶液中，分散均匀，放入清洗过的不锈钢丝网；然后在170-200℃下反应，取出反应过的不锈钢丝网；其中，五水四氯化锡：二水醋酸锌：氢氧化钠的摩尔比为1:2:6~1:3:4；乙二胺和水的比例为30:0~0:30，反应时间为12~24小时；通过调节乙二胺和水的比例，得到两种不同形貌的纳米结构的Zn2SnO4。本发明专利技术具有操作简单、成本低廉、产物纯度高等特点。形貌更利于电子的传输；所用的不锈钢基底一方面增加了光电极对散射、反射光的吸收，另一方面也大大增强了光伏电池对运输环境、安装环境、工作环境的适应性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在不锈钢丝上制备两种不同形貌Zn2SnO4纳米结构的方法以及做为可编制柔性染料敏化电池(DSSC)光电极，属于新材料
技术介绍
随着能源危机与环境污染问题越来越严重，社会各界对能源消耗的可持续性发展日益重视，尤其引起了各国政府对清洁的、可再生能源的关注和青睐，新型能源成为国际学术界和各国研究、开发的重点。太阳能作为一种可再生能源，具有其它能源不可比拟的优点，取之不尽、用之不竭、安全、无污染、不受地理条件的限制等，使其成为新能源发展的主要方向之一近年来，人们发展了一种新颖的太阳能电池一染料敏化太阳能电池(DSSC)。它的制备工艺简单、原材料来源丰富、成本低廉，具有更高的市场前景及推广普及价值，被誉为第三代太阳能电池。因此，染料敏化太阳能电池也被认为是有可能成为未来太阳能电池的主导。染料敏化太阳能电池属于光电化学电池，其结构主要可以分为3部分负极(工作电极)、电解质和对电极。在导电基底上制备一层纳米晶氧化物半导体膜，然后再将染料分子吸附在半导体膜中，这样就构成负极(cathode)，即工作电极。正极(anode) —般是沉积钼的导电玻璃。电解质介于正极和负极之间，且包含氧化还原电对，最常用的氧化还原电对是13-/1-。将工作电极和对电极组装成电池注入电解质后，从电极引出导线接到负载上产生电压和电流。但传统硬性平板式的光伏电池抗外力能力欠佳，受空间限制大，制约了产品多样性设计和大面积电池模块的运输、安装及使用等。尽管相对于传统电池，目前柔性光伏电池的单池效率仍然较低，但是应该看到由于柔性电池可以应用的场合更广泛、安装更方便，因此可以极大地丰富可利用的采光面积。特别是可以满足国防领域对于单兵、野外便携式可再生能源系统的迫切需求。因此，柔性结构的光伏电池成为了光伏领域的一个重要的发展方向。目前，在柔性DSSCs方面，其基底主要以有机聚合物和金属薄片为主，但是有机聚合物不耐高温，金属薄片不利于光的投射，并且柔韧性欠佳。这两种基底均不利于柔性DSSCs的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种在不锈钢丝上制备纳米结构Zn2SnO4方法，该方法以水和乙二胺为溶剂在200 V的较低温度下进行反应，降低了生产成本，并且可用于大面积电池。 本专利技术的目的还在于提供一种柔性可编制太阳能电池的用途，所制得的产品以其独特的形貌有利于电子的传输，提高了 DSSC的光电转化率。本专利技术的技术方案是将五水四氯化锡、二水醋酸锌与溶有一定摩尔碱量的水和乙二胺溶液混合搅拌后，放入已清洗过的不锈钢丝，放入高压釜在一定温度下加热一定时间后，取出不锈钢丝，在红外线灯下烘干。Zn2SnO4 纳米线主要原理如下Zn2++Sn4++60!T — ZnSn (OH) 6 (I)Zn2+ + 40H— Zn(OH)2;(2) ZnSn(OH)6 + Zn(OH)I — Zn2SnO4 i +AH2O + 20H- (3)Zn2SnO4纳米片主要原理如下Zn2+ + 40H- — Zn(OH)2;(4)Zn(OHf； ZnO i +H2O + 20H—(5)2Zn0+Sn4++40!T — Zn2SnO4 I +2H20(6)本专利技术的技术方案是，不锈钢丝上纳米结构Zn2SnO4制备方法，具体步骤如下首先将五水四氯化锡、二水醋酸锌和氢氧化钠加入乙二胺和水溶液中，分散均匀,放入清洗过的不锈钢丝；然后在170-200°C下反应，取出反应过的不锈钢丝；其中，五水四氯化锡二水醋酸锌氢氧化钠的摩尔比为I : 2 : 6 I : 3 : 4。乙二胺和水的比例为30 O O 30，反应时间为12 24小时。作为优选方案，不锈钢网上Zn2SnO4纳米线实施方案所述五水四氯化锡二水醋酸锌氢氧化钠的摩尔比为1:2: 6,乙二胺水=I I,所述反应时间为20-24h。作为优选方案，不锈钢网上Zn2SnO4纳米片实施方案所述五水四氯化锡二水醋酸锌氢氧化钠的摩尔比为1:2: 6,溶剂为纯水,所述反应时间为14-16h。本专利技术的应用是作为可编制柔性染料敏化电池(DSSC)光电极。本专利技术具有以下有益效果(I)非平板的形态一方面增加了光电极对散射、反射光的吸收，另一方面也大大增强了光伏电池对运输环境、安装环境、工作环境的适应性。(2)不锈钢基底耐高温，适用温度更宽。(3)该过程只涉及到溶解、搅拌等常规单元操作，一般实验室均可操作，也易于实现工业化生产。(3)本专利技术所制备的Zn2SnO4纳米线和纳米片垂直生长在不锈钢丝上，这种形貌更利于电子的传输，提高了 DSSC的光电转换效率。在光电转化领域具有大的应用潜力。附图说明图I是本专利技术实施例1，2和3的XRD图。其中a :不锈钢丝；b :纳米粒子；c :纳米线；d :纳米片；图2是本专利技术实施例I产品的扫描电镜图。图3是本专利技术实施例I产品的透射电镜图。图4是本专利技术实施例2产品的SEM图。图5是本专利技术实施例2产品的透射电镜图。图6是本专利技术实施例3产品的SEM图。图7是本专利技术中产品的XRD图。 图8是本专利技术对比例I产品的SEM图。图9是本专利技术对比例2产品的SEM图。图10是本专利技术对比例3产品的SEM图。 图11是本专利技术对比例4产品的SEM图。图12是本专利技术对比例5产品的SEM图。图13是本专利技术对比例6产品的SEM图。图14是(a) Zn2SnO4纳米片(b) Zn2SnO4纳米线做为DSSC光电极时I-V关系曲线图。图15是大面积电池照片和示意图。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。实施例I(I)将O. 6mmol五水四氯化锡、L 2mmol 二水醋酸锌和7. 2mmol氢氧化钠加入15mL乙二胺和15mL水的溶液中，采用磁力搅拌O. 5 Ih ;(2)将⑴中所得的混合物倒入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，再将已清洗过的不锈钢丝放入该反应釜，升温至200°C，反应24h，反应完后随炉冷却；(3)将不锈钢丝取出，用蒸馏水洗涤，然后用红外灯照射，以达到干燥的效果。 采用X射线光衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产品进行分析。参照图I，其中图I是实施例I，2和3产品的XRD图，结果表明本实施例1_3产品是Zn2SnO4，没有任何杂质。图2为实施例I产品的SEM图，从图中可知，实施例I中纳米线的长为I 1. 5 μ m，均匀且致密的生长在不锈钢网上。图3为实施例I产品的TEM图，图4 (b)单条纳米线的高分辨TEM图。从图中可以看出，结晶良好。实施例2步骤与实例I基本相同，不同之处在于溶剂为纯水。制得的产品形貌为纳米片，其扫描电镜图如图4所示，六边形片的边长大约为300-500nm,厚度大约为80_100nm，均匀且致密的生长在不锈钢网上。图5为实施例2产品的TEM图，图5 (b)单片纳米片的高分辨TEM图。从图中可以看出，结晶良好。实施例3步骤与实例I基本相同，不同之处在于溶剂是IOmL乙二胺和20mL水。制得的产品形貌为纳米粒子，其扫描电镜图如图6所示。对比例I步骤与实例I基本相同，不同之处在于反应时间为16小时。产品的XRD谱图见图7 (b)，该产品为Zn2SnO4图8为产物的SEM，产物为长为500-600nm的线。对比例2步骤与实例I基本相同，不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，李政道，邹志刚，
申请(专利权)人：南京大学昆山创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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