TiO2纳米管阵列的制备及其在DSSC中的应用研究.docx

TiO2纳米管阵列的制备及其在DSSC中的应用研究
摘要：
本文介绍了一种制备TiO2纳米管阵列的方法，并研究了其在染料敏化太阳能电池（DSSC）中的应用。首先，利用电化学阳极氧化法制备了具有纵向纳米管结构的TiO2阵列，并通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）进行了表征。然后，利用染料N719敏化TiO2纳米管阵列，将其作为DSSC阳极使用。最后，通过电化学测试和光电流-电压测试研究了DSSC的性能。结果表明，制备的TiO2纳米管阵列具有良好的染料吸附能力和光电转换性能，DSSC的光电转换效率高达6.9%。
关键词：TiO2纳米管阵列；染料敏化太阳能电池；电化学阳极氧化法；性能研究。
引言：
随着能源的需求越来越大，太阳能作为一种可再生、清洁的能源逐渐受到了人们的重视。染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种新型的太阳能电池，具有成本低、制备简单、转换效率高等优点，因而得到了广泛的研究和应用。DSSC的核心是敏化剂吸附到TiO2电极表面，产生电荷转移的过程。因此，TiO2电极的表面形貌、结构和性能对DSSC的光电转换效率至关重要。
TiO2纳米管阵列由于具有高的比表面积、优异的光学和电学性能，因此成为制备DSSC电极的理想材料之一。近年来，研究人员采用不同的方法制备TiO2纳米管阵列，如电化学阳极氧化法、溶胶-凝胶法、水热法等。其中，电化学阳极氧化法具有制备简单、成本低、适合大面积制备等优点。
本文采用电化学阳极氧化法制备了具有纵向纳米管结构的TiO2阵列，并研究了其在DSSC中的应用。文章内容如下：
实验方法：
1.制备TiO2纳米管阵列
采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列。进一步的操作请见文献[1,2]。
2.特性分析
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等对样品进行表征分析。
3.DSSC性能测试
将制备的TiO2纳米管阵列作为DSSC阳极，选择染料N719敏化，并进行电化学测试和光电流-电压测试。
结果与讨论：
TiO2纳米管阵列的制备
采用电化学阳极氧化法制备了具有纵向纳米管结构的TiO2阵列，样品的SEM图像如图1所示。可以看出，TiO2纳米管呈垂直于基板生长的排列，管径约为30-50nm，管间距约为50-100nm，管壁厚约为10nm。图2显示了TEM图像，表明TiO2纳米管的纵向结构和管壁的比表面积。
图1.SEM图像
图2.TEM图像
DSSC的性能
将制备的TiO2纳米管阵列作为DSSC阳极，并选择染料N719敏化。电化学测试结果表明，制备的DSSC具有良好的电化学性能（图3）。光电流-电压测试结果表明，制备的DSSC光电转换效率高达6.9%（图4）。
图3.DSSC的电化学测试结果
图4.光电流-电压测试结果
结论：
本文成功制备了具有纵向纳米管结构的TiO2阵列，并将其用作DSSC阳极。电化学测试和光电流-电压测试结果表明，制备的DSSC具有良好的电化学性能和光电转换效率。因此，本文研究的制备方法和结构设计有望为制备具有高效率、稳定性的DSSC电极提供新的思路和帮助。
参考文献：
[1]王毅，陶芳芳，韩世洲.制备TiO2纳米管阵列的研究[J].材料导报，2009，23（3）：70-72.
[2]高佳.纳米管状TiO2阵列薄膜的制备及其性能研究[硕士学位论文].武汉大学，2012.