本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水熱法制備TiO2和ZnO納米花光陽(yáng)極的方法。
背景技術(shù)：
全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的不斷增長(zhǎng)，能源、環(huán)境和人口的矛盾日益突出，綠色可再生能源成為可持續(xù)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題，目前最具潛力的新能源是太陽(yáng)能。其中染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)以其較低的制備成本和靈活的生產(chǎn)方法得到廣泛的關(guān)注。
在染料敏化電池中，光陽(yáng)極在光能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，目前使用較多的光陽(yáng)極材料是二氧化鈦。通常采用的介孔TiO2薄膜的電子傳輸受到晶界間陷阱的阻礙，復(fù)合幾率較大；采用復(fù)合材料光陽(yáng)極可以有效的降低復(fù)合幾率。TiO2和ZnO復(fù)合光陽(yáng)極的研究近期受到較多研究者的關(guān)注。ZnO與TiO2性質(zhì)類(lèi)似，ZnO的電子遷移率和電子擴(kuò)散系數(shù)較高，這有利于提高光生電子的傳輸效率，同時(shí)降低電子的復(fù)合幾率。研究表明，ZnO的制備方法、形貌對(duì)染料敏化電池的轉(zhuǎn)換效率有較大的影響。
近年來(lái)，ZnO制備方法有較大發(fā)展，常見(jiàn)的制備方法有等。其中水熱法由于其設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)催化劑生長(zhǎng)、成本低、顆粒表面積大、無(wú)危害且有利于環(huán)境，因而得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提出一種水熱法制備TiO2和ZnO納米花光陽(yáng)極的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案在于：
水熱法制備TiO2和ZnO納米花光陽(yáng)極的方法，包括如下步驟：
（1）襯底的制備
TiO2納米介孔結(jié)構(gòu)薄膜作為襯底，薄膜厚度6μm，薄膜形貌為納米顆粒，直徑20nm，TiO2有效面積為0.6cm×0.6cm；分別用無(wú)水乙醇、去離子水清洗氧化鈦光陽(yáng)極；
（2）ZnO納米花光陽(yáng)極的制備
配置Zn(CH3COO)2和NaOH水溶液，攪拌后澄清，將兩種溶液混合并不斷攪拌直至混濁消失；將TiO2光陽(yáng)極導(dǎo)電面向下斜靠在反應(yīng)釜內(nèi)襯中，防止溶液中顆粒沉積在氧化鈦表面影響ZnO 納米花的生長(zhǎng)；把反應(yīng)釜移入烤箱中，取出后自然冷卻，分別用無(wú)水乙醇、去離子水交替清洗ZnO納米花，以除去表面懸浮的顆粒物，形成TiO2/ZnO納米花復(fù)合薄膜光陽(yáng)極。
所述的將反應(yīng)釜移入烤箱中的溫度為95℃，反應(yīng)時(shí)間為10h。
所述的Zn(CH3COO)2溶液的濃度為0.01mol/L。
所述的NaOH水溶液的濃度為0.7 -1.1mol/L。
所述的NaOH水溶液的濃度為0.8mol/L。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明采用水熱法在TiO2襯底上合成了ZnO納米花，構(gòu)成TiO2和ZnO納米花復(fù)合薄膜光陽(yáng)極。生成的ZnO 納米花直徑在200~500nm之間，長(zhǎng)度在2~4。5μm。在NaOH溶度為0.8 mol/L時(shí)染料的吸收量最大。TiO2和ZnO納米花光陽(yáng)極的染料敏化電池比傳統(tǒng)的TiO2電池在短路電流、開(kāi)路電壓、填充因子、轉(zhuǎn)化效率都得到一定程度的提高，電子在光陽(yáng)極與電解質(zhì)界面復(fù)合減小，抑制暗反應(yīng)進(jìn)行；增加了電子的壽命；進(jìn)而提高染料敏化太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。
具體實(shí)施方式
水熱法制備TiO2和ZnO納米花光陽(yáng)極的方法，包括如下步驟：
（1）襯底的制備
TiO2納米介孔結(jié)構(gòu)薄膜作為襯底，薄膜厚度6μm，薄膜形貌為納米顆粒，直徑20nm，TiO2有效面積為0.6cm×0.6cm；分別用無(wú)水乙醇、去離子水清洗氧化鈦光陽(yáng)極；
（2）ZnO納米花光陽(yáng)極的制
配置Zn(CH3COO)2和NaOH水溶液，攪拌后澄清，將兩種溶液混合并不斷攪拌直至混濁消失；將TiO2光陽(yáng)極導(dǎo)電面向下斜靠在反應(yīng)釜內(nèi)襯中，防止溶液中顆粒沉積在氧化鈦表面影響ZnO 納米花的生長(zhǎng)；把反應(yīng)釜移入烤箱中，取出后自然冷卻，分別用無(wú)水乙醇、去離子水交替清洗ZnO納米花，以除去表面懸浮的顆粒物，形成TiO2/ZnO納米花復(fù)合薄膜光陽(yáng)極。
其中，所述的將反應(yīng)釜移入烤箱中的溫度為95℃，反應(yīng)時(shí)間為10h。所述的Zn(CH3COO)2溶液的濃度為0.01mol/L。所述的NaOH水溶液的濃度為0.7 -1.1mol/L。所述的NaOH水溶液的濃度為0.8mol/L。
配置5×10-4mol/L乙醇溶液，把分別在0.7、0.8、0.9、1.0mol/L NaOH 溶度下制備的TiO2/ZnO納米花黑暗條件下浸染24h，取出用無(wú)水乙醇沖洗TiO2薄膜以除去表面游離的染料，80℃下干燥15min。然后放入含有NaOH的乙醇水溶液中脫附，NaOH 起到脫附劑的作用，10min 后取出TiO2和ZnO薄膜，把溶液搖勻得到NaOH 乙醇水溶液。分別對(duì)該溶液測(cè)紫外可見(jiàn)光譜，找出512nm 下的吸光度，進(jìn)而得到染料的吸收量。研究表明，在NaOH 溶度為0.8mol/L溶度下染料吸收量最大，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的比表面積更大，薄膜的轉(zhuǎn)化效率提高。