[發明專利]一種太陽能電池用二氧化鈦納米管的制備方法

有效

• 申請號: 201810825736.0
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108946804B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 楊磊;劉志鑫;劉菊花;馬俊杰;宋宇星
• 申請（專利權）人: 深圳市宏途創嘉科技有限公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 廣州天河萬研知識產權代理事務所(普通合伙) 44418
• 代理人: 劉強;陳軒

本發明公開了一種太陽能電池用二氧化鈦納米管的制備方法，屬于新能源材料技術領域。本發明在制備時，先將稻殼和水攪拌混合后，靜置陳腐，制得陳腐稻殼，再將陳腐稻殼滅菌、水洗和干燥后，依次經堿洗和酸洗，制得預處理稻殼；再將預處理稻殼和水攪拌混合后，冷凍研磨，并經真空干燥，得納米稻殼纖維，隨后將納米稻殼纖維分散于鈦酸四丁酯稀釋液中，再緩慢滴加醋酸溶液，待醋酸溶液滴加完畢，繼續反應，過濾，洗滌和干燥，得負載型納米纖維；再將負載型納米纖維于惰性氣體保護狀態下緩慢升溫，保溫反應后，退火，即得太陽能電池用二氧化鈦納米管。具有高比表面積、優異的染料吸附性能和光催化效果的特點。

技術領域

本發明公開了一種太陽能電池用二氧化鈦納米管的制備方法，屬于新能源材料技術領域。

背景技術

二氧化鈦（TiO₂）作為一種過渡金屬氧化物，在寬禁帶半導體材料中，因其穩定無毒等特點，廣泛應用于顏料生成、軟膏加工；分解水、光催化元件；以及光電

轉換、儲能等領域。TiO₂除了具有穩定的四方晶系中的銳鈦礦、金紅石晶型結構，還含有板鈦礦結構，而前兩種是最常用的晶型。自從TiO₂納米管被成功制備出來，不僅因其一維納米結構相對于納米顆粒無序堆積結構來說，擁有特有的電子傳輸優異的性能，而且相比于其他納米線、納米纖維等一維納米結構，有著相對較大的比表面積，因此可以替代TiO₂納米顆粒在諸多應用領域發揮著重要的作用與優勢，其在太陽能電池、光催化、鋰電池等方面均取得了不俗的研究成果和可觀的發展前景。

二氧化鈦納米材料是當今使用最普遍的一種半導體材料，由于納米結構具有多樣性，在很多的應用方面都發揮著重要作用。隨著第三代太陽能電池發展至今，已經取得了豐富的研究成果。光陽極結構一向是染料敏化電池中重要的組成部分，而TiO₂是這一部分選材的首選，所以其一直受到人們的關注，也在不斷地發展與創新。二氧化鈦納米管主要作為吸附染料敏化分子的載體，進而將光生電子傳輸給外電路。由于納米管等一維納米結構相比于納米顆粒結構在電子傳輸等性能方面有著非常明顯的優勢，所以作為研究最廣泛的光陽極材料，這種一維結構因其優秀的特性而備受關注。

而傳統的太陽能電池用二氧化鈦納米管還存在因其比表面積不高，導致產品對光染料的吸附能力不強，且光催化效果不佳的缺陷，因此，如何使太陽能電池用二氧化鈦納米管發揮更好的性能成為了本技術領域亟待解決的技術問題之一。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是：針對傳統二氧化鈦納米管在制備過程中，其比表面積不高，導致產品對光染料的吸附能力不強，且光催化效果不佳的缺陷，提供了一種太陽能電池用二氧化鈦納米管的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種太陽能電池用二氧化鈦納米管的制備方法，具體制備步驟為：

（1）將稻殼和水按質量比為1：1～1：3攪拌混合后，靜置陳腐5～10天，得陳腐稻殼；

（2）將陳腐稻殼滅菌、水洗和干燥后，依次經堿洗和酸洗，得預處理稻殼；

（3）將預處理稻殼和水按質量比為3：1～10：1攪拌混合后，冷凍研磨，再經真空干燥，得納米稻殼纖維；

（4）按重量份數計，依次取20～30份納米稻殼纖維，100～150份鈦酸四丁酯稀釋液，10～20份醋酸溶液，將納米稻殼纖維分散于鈦酸四丁酯稀釋液中，再緩慢滴加醋酸溶液，待醋酸溶液滴加完畢，繼續反應4～6h后，過濾，洗滌和干燥，得負載型納米纖維；

（5）將負載型納米纖維于惰性氣體保護狀態下，以0.1～0.3℃/min速率緩慢程序升溫至300～400℃，保溫反應2～4h后，繼續以0.4～0.6℃/min速率緩慢程序升溫至700～750℃，保溫反應2～4h后，趁熱出料，退火，即得太陽能電池用二氧化鈦納米管。