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垂直导电衬底的ZnO纳米片的制备及其染料敏化太阳电池的性能

介绍了二水乙酸锌/甲醇体系和硝酸锌/尿素体系制备垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片、相应染料敏化太阳电池的性能以及制备垂直导电衬底ZnO纳米片体系的发展和现状.硝酸锌/尿素体系更易得到垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片,而采用二水乙酸锌/甲醇体系,既可得到垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片,也可得到由纳米片组成的多级结构微球.当前,硝酸锌/尿素体系制备的垂直导电衬底的ZnO纳米片的电池最高光电转换效率已达6.06％.

关键词: 染料敏化太阳电池 , ZnO纳米片 , 化学浴沉积 , 光电转换效率

钛酸铝-莫来石-镁铝尖晶石质空心球的研制

刘欣 , 顾幸勇 , 李家科 , 范学运

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2009.02.011

以钛酸铝粉、莫来石粉和镁铝尖晶石粉为原料,分别以淀粉、面粉、小米、尿素为成孔剂,采用滚球法制备了钛酸铝-莫来石-镁铝尖晶石质空心球前驱体,研究了4种成孔剂对其成球性能的影响,并研究了烧成温度(分别为1 400、1 450、1 500、1 550、1 600℃)对空心球强度的影响.结果表明:面粉、小米、尿素由于其空心球前驱体出现开裂或壳体脱落等缺陷而不适合作空心球的成孔原料;以淀粉为成孔剂,通过合适的热处理制度(于286℃保温60 min,升温至1 500℃时再保温60 min),可以获得粒度为1.5～4.5 mm,孔径为1～3 mm,壁厚在0.25～0.75 mm,且外观质量和球度均较好的空心球成品,单个球的耐压强度平均达到15 N以上.

关键词: 钛酸铝-莫来石-镁铝尖晶石 , 成孔剂 , 空心球 , 强度

阳极氧化法制备TiO2纳米管及其电池性能研究

王艳香 , 李海超 , 范学运 , 杨志胜 , 黄丽群 , 孙健

人工晶体学报

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管,并将所制备的TiO2纳米管用作染料敏化太阳能电池光阳极.研究了氧化时间,电解质浓度,水含量和表面处理对纳米管及电池性能的影响.结果表明:随氧化时间的增加,纳米管的长度和直径增加.氧化时间为7h时,纳米管的长度和直径分别为550 nm和40nm,当氧化时间为50h,纳米管的长度和直径分别为2.41μm和70肿.电解质NH4F浓度从0.25wt％,0.5wt％增加到1wt％时,纳米管的长度先增后降,直径基本不变,当NH4F浓度为1wt％时,其长度为1.50μm,直径50nm左右,并且纳米管表面部分被腐蚀.水含量为0时纳米管长度1.60μm,直径25nm;当含水1％时纳米管长度1.90 μm,直径50nm;但水含量增加到3％时,其长度却降至973 nm,直径50nm.用长和直径分别为2.60μm和70nm纳米管制备成染料敏化太阳能电池,其光电转化效率为2.45％.

关键词: 染料敏化太阳能电池 , 阳极氧化 , TiO2纳米管 , 性能

稀土掺杂氧化锌纳米粉的制备及其性能研究

范学运 , 王艳香 , 章义来 , 曾令可

人工晶体学报

本文以Zn(NO3)2和(NH4)2CO3为原料,采用共沉淀法分别制备了La3+和Y3+掺杂的氧化锌纳米粉体,借助于XRD、TEM、荧光光谱仪等测试手段分别对粉体的相组成、形貌及其光致发光性能进行了表征.结果表明:镧掺杂可以促使纳米氧化锌取向连接,而钇掺杂则控制和修饰其沿极性方向的聚集.当钇掺入量由0.2%增至2%原子分数时,引起氧化锌晶体发光强度的改变,且导致粒径减小至10 nm左右,而粒径减小引起的量子尺寸效应使发光峰蓝移.在掺杂量均为1%原子分数的条件下,镧掺杂可以增强纳米氧化锌的黄光发光强度并使其峰位蓝移,钇掺杂则能削弱黄色发光.

关键词: ZnO纳米粉 , 稀土掺杂 , 共沉淀法 , 光致发光性能

水热合成法制备纳米氧化锌粉

王艳香 , 范学运 ,

人工晶体学报

采用水热法合成了氧化锌纳米棒,研究了不同合成条件对ZnO纳米晶的影响.采用碱式碳酸锌作为前驱体,水为水热介质,可获得氧化锌纳米棒,水热时间的延长和水热温度的提高都使氧化锌纳米棒的长径比减小,其紫外发射光和近红外发射强度增大.当在体系中加入聚乙二醇时,可获得片状氧化锌结晶.当以0.5 mol/L的碳酸钠水溶液为水热介质,可得到长径比超过20,直径为500 nm左右分散均匀的纳米氧化锌棒.以氢氧化锌为前驱体,也能得到氧化锌纳米棒,其长径比为15左右.

关键词: 水热合成 , 氧化锌 , 纳米棒

不同形貌的纳米氧化锌粉的光学性能研究

范学运 , 王艳香 , 孙健 , 余熙

人工晶体学报

本文采用水热和溶剂热法制备了粒状、棒状、片状、管状纳米氧化锌粉体,并对四种不同形貌的氧化锌粉的光学性能进行了对比研究.结果表明:氧化锌纳米粒,纳米片和纳米管在200~400 nm区域的反射率均低于8%,而氧化锌纳米棒在200~400 nm区域的反射率大约为18%.氧化锌纳米管对甲基橙的光催化降解效果最好,在距离30 cm 的30 W紫外灯条件下进行照射,8 h完全降解,而氧化锌纳米棒对甲基橙的光催化降解效果最差,在相同的实验条件下,氧化锌纳米棒的降解率仅为70%.

关键词: 纳米氧化锌 , 溶剂热合成 , 水热合成 , 光学性能

化学浴沉积法制备多级结构ZnO微球及其电池性能

王艳香 , 赵星宇 , 范学运 , 杨志胜 , 黄丽群 , 孙健

人工晶体学报

以三乙醇胺(TEA)和二水乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)为原料,采用化学浴沉积法制备多级结构ZnO微球,并将获得的多级结构ZnO微球粉应用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)光阳极.主要研究了TEA量和反应时间对产物形貌和电池性能的影响.采用SEM和XRD分析对多级结构ZnO微球进行形貌和物相表征,采用Ⅰ-Ⅴ测试仪和电化学工作站对电池性能进行了分析.结果表明:反应温度80℃,反应时间2h,TEA/水为0.15时所制备的多级结构ZnO微球粉组装成电池性能最佳,其光电转化率为3.18％,开路电压为0.64V,短路电流为9.36 mA·cm-2,填充因子0.53.

关键词: 染料敏化太阳能电池 , 多级结构ZnO微球粉 , 化学浴沉积法

ZnO纳米片生长过程的研究

范学运 , 王艳香 , 余熙

硅酸盐通报

本文研究了以碱式硫酸锌为前驱体,三聚磷酸钠为表面改性介质,水热法获得ZnO片状结构的形成机理以及工艺参数对ZnO晶体形貌的影响,运用场发射扫描电镜、透射电镜等手段对所得ZnO粉末进行表征,结果表明:磷酸根可以修饰ZnO晶体的生长形貌,限制沿c轴方向的快速生长,而向二维空间发展形成片状结构.改变三聚磷酸钠的浓度和水热溶液pH值,所得ZnO晶体的形貌发生变化,当三聚磷酸钠的浓度为0.1 mol/L,pH值为9～10时,180℃水热28 h可获得厚度小于50nm0的六角形片状ZnO晶体.

关键词: 氧化锌 , 片状结构 , 三聚磷酸钠 , 修饰形貌