本发明专利技术公开了一种纳米二氧化钛及其制备方法、染料敏化太阳能电池，该纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：（1）将含有氟离子的酸性水溶液与含钛的盐混合得到混合水溶液；（2）使所述混合水溶液进行水热反应得到二氧化钛。在纳米二氧化钛的制备过程中，酸性条件抑制了含钛的盐的水解反应，且氟离子大量地取代了含钛的盐水解反应过程中与水中的钛相连的羟基，且酸性条件促进了该取代反应，使制备的纳米二氧化钛具有更多的001晶面，减少了纳米二氧化钛的晶面缺陷，有利于单层染料的吸附以及光电子的输出，从而大大提高了光阳极含有该纳米二氧化钛的染料敏化太阳能电池的光电性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种纳米二氧化钛及其制备方法、染料敏化太阳能电池。
技术介绍
染料敏化太阳能电池主要包括光阳极、光阴极、染料及电解质四个部分，目前，光阴极、染料及电解质的制备方法相比来说都已经比较成熟，染料敏化电池转化效率的高低在很大程度上取决于光阳极浆料的制备。通过检测，目前所用的成熟的P25粉体，比表面大致在60m2/g左右，颗粒表面是不定向生长的，这样就比较容易出现晶面缺陷，对单层染料的吸附及电子的输出都不利；为了提高光阳极对单层染料的吸附量，帮助电子的注入和传输，减少晶面缺陷，降低载流子的复合几率，可以考虑控制反应条件以使纳米二氧化钛晶粒暴露出特殊的晶面，如001晶面，该001晶面可以使得具有该晶面的纳米二氧化钛制备成的光阳极具有上述功能。但是，在通常情况下纳米二氧化钛的001晶面较少，且该晶面属于高能晶面，在粉体的纳米二氧化钛中难以存在或者含量极少。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种纳米二氧化钛及其制备方法、染料敏化太阳能电池，该制备方法得到的纳米二氧化钛的晶面缺陷减少，提高了其对单层染料的吸附以及光电子的输出，从而大大提高了光阳极含有该纳米二氧化钛的染料敏化太阳能电池的光电性能。解决本专利技术技·术问题所采用的技术方案是提供一种纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤:(I)将含有氟离子的酸性水溶液与含钛的盐混合得到混合水溶液；(2)使所述混合水溶液进行水热反应得到纳米二氧化钛。优选的是，所述步骤(I)中的所述氟离子与所述含钛的盐中的钛的摩尔比为(6:1) (1:1)。优选的是，所述步骤(I)中的所述含有氟离子的酸性水溶液为含氟化钠的酸性水溶液、含氟化钾的酸性水溶液、氟化铵水溶液、氢氟酸中的任意一种或几种。 优选的是，所述步骤(I)中的含有氟离子的酸性水溶液中的所述氟离子的浓度为0.2M IMo优选的是，所述步骤(I)中的所述含钛的盐为硫酸钛、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯中的任意一种或几种。优选的是，所述步骤(I)中的所述钛盐水溶液的浓度为0.03M 1M。优选的是，所述步骤(2)中的水热反应的温度为160°C 220°C，水热反应的时间为15小时 24小时。优选的是，所述混合水溶液的pH值为I 3。优选的是，所述步骤(2)中在所述混合水溶液进行水热反应之前，将所述混合水溶液进行超声5 30分钟，所述超声的声强为30 120W/cm2 ;和/或将所述混合水溶液搅拌5 30分钟后，所述搅拌速度为100 400转/分钟。本专利技术还提供一种纳米二氧化钛，其是由上述的方法制备的。本专利技术还提供一种染料敏化太阳能电池，其光阳极含有上述的纳米二氧化钛。本专利技术的有益效果:在纳米二氧化钛的制备过程中，由于酸性条件抑制了含钛的盐的水解反应，且氟离子大量地取代了含钛的盐水解反应过程中与水中的钛相连的羟基，且酸性条件促进了该取代反应，使制备的纳米二氧化钛具有更多的001晶面，减少了纳米二氧化钛的晶面缺陷，有利于单层染料的吸附以及光电子的输出，从而大大提高了光阳极含有该纳米二氧化钛的染料敏化太阳能电池的光电性能。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的纳米二氧化钛的晶面结构示意图；图2是本专利技术对比例I制备的纳米二氧化钛的扫描电镜照片；图3是本专利技术实施例1制备的纳米二氧化钛的扫描电镜照片；图4是本专利技术实施例2制备的光阳极浆料做成的光阳极对应的电池的1-V检测图。图中:1-001晶面。 具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1本实施例提供一种纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤:(I)配置0.2M的氟化钾的水溶液，并向该氟化钾的水溶液中加入少量的2M的稀硫酸溶液，再向其中加入配置好的0.03M的钛酸四丁酯水溶液，得到混合水溶液。其中，混合水溶液中的氟离子与钛离子的摩尔比为6: I,该混合水溶液的pH值为2.5。(2)将该混合水溶液在超声下超声5分钟，该超声的声强为120W/cm2，再将上述混合水溶液加入到水热反应釜中，并放置于烘箱内，在190°C的条件下，加热17小时，得到纳米二氧化钛。通过上述反应得到的纳米二氧化钛为纳米的晶体。本实施例上述步骤(2)中的混合水溶液中的钛离子在水热反应釜中发生水解反应，由于混合水溶液为酸性水溶液，所以在该酸性条件下，大大抑制了钛离子的水解反应。在混合水溶液中存在着大量的氟离子，氟离子大量地取代了与钛离子相连的羟基，且酸性条件促进了该取代反应。本实施例提供一种染料敏化太阳能电池用的光阳极浆料的制备方法，包括以下步骤:将本实施例制得的纳米二氧化钛用乙醇做分散剂超声分散，再向其中加入松油醇和乙基纤维素，其中，乙基纤维素和松油醇的质量比为1: 6，加入的乙基纤维素和松油醇的总质量份数与纳米二氧化钛的质量份数比为3: 1，搅拌均匀得到染料敏化太阳能电池用的光阳极浆料。上述的光阳极浆料搅拌一小时后，将该浆料在导电玻璃上涂膜，将涂好膜的导电玻璃在马弗炉中450°C煅烧30分钟，冷却到室温，导电玻璃上的膜厚在8 15μπι之间，得到染料敏化太阳能电池的光阳极。将该光阳极浸泡于浓度为5Χ 10_4mol/L的钌配合物N719染料水溶液中24h，光阳极被染料充分敏化。然后将该光阳极与钼对电极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池，电解液包括IM的Lil、0.1M的I2、0.5M的4-丁基吡啶，其中溶剂为丁腈和碳酸丙烯酯(PC)(体积比为1:1)。本实施例中的染料敏化太阳能电池包括使用上述纳米二氧化钛浆料制备的光阳极。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为lOOmW/cm2 (用标准硅光电二极管测定光强)，在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为4.52%，电池的短路电流密度为10.28mA/cm2，开路电压为0.65V，填充因子为67.22%，该电池的光电性能大大提高。对比例I称取34g钛酸四丁酯，向其中加入6g醋酸，充分搅拌使钛酸四丁酯与醋酸混合均匀，然后再向其中加入170ml的水得到混合水溶液，再转移到高压反应釜中，230°C下反应24h，将水热反应得到的产物使用水离心洗涤、70°C干燥得到纳米二氧化钛。在该对比例中钛酸四丁酯在水中溶解形成钛离子，在钛离子水解生成纳米二氧化钦过程中，如图1所不，生成的纳米二氧化钦具有001晶面I和101晶面，且101晶面是最稳定的，但是001晶面I不稳定，使得该纳米二氧化钛比较容易出现晶面缺陷，对于单层染料的吸附以及光电子的输出都不利。实施例1中在钛离子水解生成纳米二氧化钛的过程中，由于酸性条件抑制了含钛的盐的水解反应，且氟离子大量地取代了含钛的盐水解反应过程中与水中的钛相连的羟基，且酸性条件促进了该取代反应，使得生成的纳米二氧化钛的晶面发生了变化，其中001晶面I变得更加稳定，增加了 001晶面I的暴露几率，从而大大减少了实施例1制得的纳米二氧化钛的晶面缺陷，提高了载流子的复合几率。相对于本对比例的包括更加稳定的101晶面的纳米二氧化钛来说，通过实施例1制得的包括更加稳定的001晶面I纳米二氧化钛的比表面积变得更加小，实施例1中的纳米二氧化钛的比表面积大约为llm2/g，大约为本对比例中的纳米二氧化钛的比表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将含有氟离子的酸性水溶液与含钛的盐混合得到混合水溶液；（2）使所述混合水溶液进行水热反应得到纳米二氧化钛。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王秀田，曾绍忠，卢磊，陈效华，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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