可控形貌TiO2的制备及其DSSC研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着世界经济的高速发展，传统能源逐渐枯竭，能源危机和环境问题已经成为当今世界各国面临的共同问题，研发可再生清洁能源是解决能源与环境问题的有效途径之一。太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，利用太阳能的有效方式之一是研发太阳能光伏电池，如何构建高效的太阳能电池是太阳能开发过程中的核心问题。新兴第三代电池中的染料敏化太阳能电池（DSSC）相比于传统太阳能电池，具有制备工艺简单、转化效率高、成本较低、无污染等优点。但是，目前的DSSC转换效率仍无法达到工业化生产的要求。TiO₂光阳极作为DSSC的核心部分，是决定电池光电转换效率的关键因素。所以对其深入研究也是非常的必要的。

2. 课题关键问题和重难点

本课题以四氯化钛为前驱体，使用水热法来制备tio₂，分别得到多种纳米微球形貌的tio₂。最后用不同形貌的tio₂制备染料敏化太阳能电池，测其相关性能。找出性能最好的形貌。

关键问题：

①制备出tio₂光阳极

3. 国内外研究现状（文献综述）

1.tio₂纳米材料的结构

tio₂的晶型结构主要有两种：锐铁矿和金红石型，这两种结构其实都是正八面体链的结合，其中每个都被个组成的八面体包围。每个八面体的弯曲程度不同，同时链的排列方式不同决定了这两种不同的晶体结构。在金红石中很少有八面体的扭曲，而锐铁矿中这种扭曲则很多，这也说明锐铁矿晶系的对称性要比正交晶系差很多。另外，相比金红石，锐铁矿中键的键长会更长，而键键长则更短。在金红石结构中，每个八面体都正好与个八面体相邻，他们相邻的两个八面体共享一个边缘上的子，相邻的个八面体共享同一个顶点上的原子。锐铁矿和金红石这两种晶格结构上的差别也导致了两者的密度、电子能带结构上的很大差别。

2.太阳能电池综述

4. 研究方案

实验方案：（1）量取20ml水，20ml盐酸混合搅拌，用滴管吸取1ml四氯化钛加入盐酸、水的混合液。搅拌放入高压釜，在180℃恒温下，保持12小时后，取出室温冷却1小时。将所得产品用水和乙醇冲洗，再进行干燥。

（2）准确量取20ml饱和nacl，20ml浓盐酸混合于烧杯中，滴管滴加适量四氯化钛，与上述实验相同，滴加时需要在设有通风橱的实验台操作，全程保持通风。最后将混合液倒入高压釜，投入小块玻璃于高压釜釜心，在180℃下水热反应12小时。

（3）将制备出的实验(1)产物投入到适量的盐酸溶液中，混合均匀，这里需要用先用超声分散，再用玻璃棒搅拌。最后将投入小片玻璃于高压釜内，将混合液倒入高压釜。在180℃下，水热12h。

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5. 工作计划

首先每周交一次实习小结给老师,汇报每周的实验进度，然后不懂的向老师请教，及时提出问题，并加以解决。

第一周：熟悉实验室环境、安全规范，了解项目的背景，根据选题进行材料收集,同时进行相关文

献的检索，确定试验方案以及研究方向。