專利名稱：一種貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法
一種貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池，特別是一種用作染料敏化太陽(yáng)能電池陽(yáng)極材料的貴
金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法。背景技術(shù)：
隨著全球性礦物能源的枯竭和環(huán)境污染問題的加劇，太陽(yáng)能資源的利用已經(jīng)引起 了世界的關(guān)注，同時(shí)，太陽(yáng)能電池的研究也成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。在各種太陽(yáng)能電池 中，染料敏化太陽(yáng)能電池以其制作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，以及對(duì)環(huán)境友好等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為 太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 染料敏化太陽(yáng)能電池的核心部件，即二氧化鈦光陽(yáng)極的主要作用是負(fù)載敏化劑以 及收集和傳導(dǎo)電子，因此，制備性能良好的納米二氧化鈦粉體是研究染料敏化太陽(yáng)能電池 的重要方向，更是染料敏化太陽(yáng)能電池走向產(chǎn)業(yè)化的前提[Kuang， D. ;Wang， P. ;Ito， S.; Zakeeruddin， S. M. ;Gratzel， M. J. Am. Chem. Soc. 2006， 128,7732.]。 傳統(tǒng)的作為染料敏化太陽(yáng)能光陽(yáng)極的是納米晶二氧化鈦薄膜，在該納米晶二氧化 鈦薄膜的制備過程中，二氧化鈦晶體的粒徑大小、晶型構(gòu)成，以及薄膜的孔隙率等都對(duì)電池 的效率產(chǎn)生影響。目前，制備二氧化鈦納米晶的方法主要有水熱法、Sol-gel法等，其中， 水熱法的效果最好，然而，該方法成本偏高，且能量轉(zhuǎn)換效率不足10% ，因此，染料敏化太陽(yáng) 能光陽(yáng)極的制備工藝有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法， 其可以提高電子的傳輸效率，進(jìn)而提高電池性能。 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方 法，包括以下步驟 (1)室溫下，按照體積比為1 : (40-80)取含有鈦離子的有機(jī)化合物和醇類化合 物，并將含有鈦離子的有機(jī)化合物緩慢滴加至醇類化合物中，反應(yīng)12h，得到溶液A，備用；
(2)按照體積比為1 : (100-300)取含有貴金屬的鹵鹽溶液和有機(jī)溶劑并混合，得 到溶液B，備用； (3)按照體積比為1 : (1-5)取上述溶液B和A，并將溶液B緩慢滴加至溶液A中，
緩慢水解24h，反應(yīng)完成后，將所得到的沉淀物與液體分離，最后，將分離出來的沉淀物移轉(zhuǎn)
至馬弗爐內(nèi)在400°C _6501:熱處理3h，即得到貴金屬改性的二氧化鈦微球。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法至少具有以下優(yōu)
點(diǎn)由于納米微球由微小的納米顆粒膠連而成，且顆粒間結(jié)合良好，因此，用于染料敏化太
陽(yáng)能電池光陽(yáng)極可以提高電子的傳輸效率，從而減小電子復(fù)合，因而，可以大幅提高電池性
能，有助于推進(jìn)染料敏化太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

圖1是本發(fā)明熱處理后二氧化鈦微球的透射電鏡照片； 圖2是本發(fā)明不同溫度熱處理后的納米二氧化鈦微球的XRD圖譜。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一 (1)室溫下，將鈦酸正丁酯緩慢滴加至乙二醇中，反應(yīng)12h，得到溶液Al，所述鈦酸 正丁酯與乙二醇的體積比為1 : 40，備用； (2)將氯金酸與乙醇按照體積比為1 : 300混合，得到溶液B1，所述氯金酸的摩爾 濃度為0.01mol/L，備用; (3)將步驟(2)得到的溶液Bl緩慢滴加到步驟(1)得到的溶液Al中，緩慢水解 24h，所述溶液Bl與溶液A1的體積比為1 : 5，反應(yīng)完成后，將所得到的白色沉淀物與液體 離心分離或者抽濾分離，最后，將白色沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi)在40(TC熱處理3h，即得到金 改性的二氧化鈦微球。
實(shí)施例二 (1)室溫下，將鈦酸異丙酯緩慢滴加至丙三醇中，反應(yīng)12h，得到溶液A2，所述鈦酸 異丙酯與丙三醇的體積比為1 : 60，備用； (2)將氯鉑酸與丙酮按照體積比為1 : 300混合，得到溶液B2，所述氯鉑酸的摩爾 濃度為O. 04mol/L，備用; (3)將步驟(2)得到的溶液B2按照體積比為1 : 1緩慢加入到步驟(1)得到的溶 液A2中，緩慢水解24h，反應(yīng)完全后，將得到的白色沉淀物與液體離心分離或抽濾分離，最 后，將白色沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi)在65(TC熱處理3h，即得到鉑改性的二氧化鈦微球。
實(shí)施例三 (1)室溫下，將鈦酸四乙酯緩慢滴加至異丙醇中，反應(yīng)12h，得到溶液A3，所述鈦酸 異丙酯與丙三醇的體積比為1 : 80，備用； (2)將氯金酸與丙酮按照體積比為1 : 100混合，得到溶液B3，所述氯金酸的摩爾 濃度為O. 03mol/L，備用; (3)將步驟(2)得到的溶液B3按照體積比為1 : 3緩慢加入到步驟(1)得到的溶 液A3中，緩慢水解24h，待反應(yīng)完全后，將得到的白色沉淀物與液體離心分離或抽濾分離， 最后，將白色沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi)在55(TC熱處理3h，即得到金改性的二氧化鈦微球。
實(shí)施例四 (1)室溫下，將鈦酸正丁酯緩慢滴加至正丁醇中，反應(yīng)12h，得到溶液A4，所述鈦酸 正丁酯與正丁醇的體積比為1 : 40，備用； (2)將氯鉑酸與乙醚按照體積比為1 : 200混合，得到溶液B4，所述氯鉑酸的摩爾 濃度為O. 03mol/L，備用; (3)將步驟(2)得到的溶液B4按照體積比為1 : 3緩慢加入到步驟(1)得到的溶 液A4中，緩慢水解24h，反應(yīng)完全后，將得到的白色沉淀物與液體離心分離或抽濾分離，最 后，將白色沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi)在65(TC熱處理3h，即得到鉑改性的二氧化鈦微球。
下面，請(qǐng)?zhí)貏e參閱圖l所示，從中可以看出，在本發(fā)明中，經(jīng)熱處理的二氧化鈦微球尺寸分布均勻，微球的直徑在35nm左右，微球上的二氧化鈦納米晶的結(jié)合致密，從而，當(dāng)
其用作染料敏化太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極時(shí)，保證了良好的電荷傳輸能力。 請(qǐng)?zhí)貏e參閱圖2所示，從中可以看出，不同溫度熱處理后的納米二氧化鈦微球均
為結(jié)晶良好的銳鈦礦相的二氧化鈦。 以上所述僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明 的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
一種貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法，包括以下步驟(1)室溫下，按照體積比為1∶(40-80)取含有鈦離子的有機(jī)化合物和醇類化合物，并將含有鈦離子的有機(jī)化合物緩慢滴加至醇類化合物中，反應(yīng)12h，得到溶液A，備用；(2)按照體積比為1∶(100-300)取含有貴金屬的鹵鹽溶液和有機(jī)溶劑并混合，得到溶液B，備用；(3)按照體積比為1∶(1-5)取上述溶液B和A，并將溶液B緩慢滴加至溶液A中，緩慢水解24h，反應(yīng)完成后，將所得到的沉淀物與液體分離，最后，將分離出來的沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi)在400℃-650℃的條件下熱處理3h，即得到貴金屬改性的二氧化鈦微球。
2. 如權(quán)利要求1所述的貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法，其特征在于包括以 下步驟(1) 室溫下按照體積比為l : 40將鈦酸正丁酯緩慢滴加至乙二醇中，反應(yīng)12h，得到溶 液A，備用；(2) 按照體積比為1 : 300取氯金酸溶液和乙醇溶液并混合，得到溶液B，備用，所述氯 金酸的摩爾濃度為0. Olmol/L ;(3) 按照體積比為1 : 5將溶液B緩慢滴加至溶液A中，緩慢水解24h，反應(yīng)完成后，將 所得到的沉淀物與液體離心分離，最后，將分離出來的沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi)在40(TC熱處 理3h，即得到金改性的二氧化鈦微球。
3. 如權(quán)利要求1所述的貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法，其特征在于包括以 下步驟(1) 室溫下，按照體積比為1 : 60將鈦酸異丙酯慢滴加至丙三醇中，反應(yīng)12h，得到溶 液A，備用；(2) 按照體積比為1 : 300取氯鉑酸溶液和丙酮溶液并混合，得到溶液B，備用，所述氯 鉑酸的摩爾濃度為0. 04mol/L ;(3) 按照體積比為1 : 1將溶液B緩慢滴加至溶液A中，緩慢水解24h，反應(yīng)完成后，將 所得到的沉淀物與液體抽濾分離，最后，將分離出來的沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi)在65(TC熱處 理3h，即得到鉑改性的二氧化鈦微球。
4. 如權(quán)利要求1所述的貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法，其特征在于包括以 下步驟(1) 按照體積比為l : 80將鈦酸四乙酯緩慢滴加至異丙醇中，反應(yīng)12h，得到溶液A，備用；(2) 按照體積比為1 : IOO取氯金酸溶液和丙酮溶液混合，得到溶液B，備用，所述氯金 酸的摩爾濃度為0. 03mol/L ;(3) 按照體積比為1 : 3將溶液B緩慢滴加至溶液A中，緩慢水解24h，反應(yīng)完成后，將 所得到的沉淀物與液體離心分離或抽濾分離，最后，將分離出來的沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi) 在55(TC熱處理3h，即得到金改性的二氧化鈦微球。
5. 如權(quán)利要求1所述的貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法，其特征在于包括以 下步驟(l)按照體積比為l : 40將鈦酸正丁酯緩慢滴加至正丁醇中，反應(yīng)12h，得到溶液A，備用；(2) 按照體積比為1 : 200取氯鉑酸和乙醚混合，得到溶液B，備用，所述氯鉑酸的摩爾 濃度為0. 03mol/L ;(3) 按照體積比為1 : 3將溶液B緩慢滴加至溶液A中，緩慢水解24h，反應(yīng)完成后，將 所得到的沉淀物與液體離心分離或抽濾分離，最后，將分離出來的沉淀物移轉(zhuǎn)至馬弗爐內(nèi) 在65(TC熱處理3h，即得到鉑改性的二氧化鈦微球。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種貴金屬改性的二氧化鈦微球的制備方法，首先，將含有鈦離子的有機(jī)化合物緩慢滴加到醇類化合物中，得到溶液A；接著，將含有貴金屬的鹵鹽溶液和有機(jī)溶劑混合，得到溶液B；最后將上述溶液B緩慢滴加至溶液A中，緩慢水解，反應(yīng)完成后，將所得到的沉淀物與液體分離，最后，將沉淀物在馬弗爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，即得到貴金屬改性的二氧化鈦微球，由該方法制得的二氧化鈦微球由微小的納米顆粒膠連而成，且顆粒間結(jié)合良好，因此，當(dāng)其用于染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極時(shí)，可以提高電子的傳輸效率，減小電子復(fù)合，因而，可以大幅提高電池性能，有助于推進(jìn)染料敏化太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
文檔編號(hào)H01G9/04GK101774635SQ201010124288
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者劉文秀, 姜春華, 李少?gòu)? 王立新 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司