CN104538193A - 二氧化钛浆料、其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二氧化钛浆料、其制备方法和应用，所述二氧化钛浆料包括纳米晶二氧化钛低维材料、粘结剂和有机载体，其中，所述有机载体包括二元醇醚类和/或醋酸酯类溶剂，所述粘结剂包括羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙二醇中的至少一种，所述纳米晶二氧化钛低维材料，粘结剂和有机载体的质量比为（1~2）：（0.2~1）：（7~8.8）。

Description

二氧化钛浆料、其制备方法和应用

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种适用于染料敏化太阳能电池领域的二氧化钛浆料、其制备方法，以及采用该二氧化钛浆料制备的光阳极。

背景技术

煤炭，石油等不可再生能源的短缺问题以及环境污染问题的加剧，使得如何有效利用安全，洁净，无污染且不受地理位置局限的太阳能资源愈加迫切。太阳能电池这种将太阳能转换为电能的新能源领域已成为众多研究者关注的领域。在各种不同类型的太阳能电池中，染料敏化太阳能电池以其光电转换效率高，制备工艺简单，成本低廉，对光照强度依赖小等优点受到广泛关注。自从1991年瑞士洛桑高工(EPFL)M.Grtzel教授领导的研究小组在该技术上取得突破以来，世界各国投入大量资金研发，并在近年来迈向产业化。

染料敏化太阳能电池主要包括半导体光阳极，对电极以及位于半导体光阳极和对电极之间的电解质。染料敏化纳米二氧化钛薄膜电池工作原理如下：在太阳光作用下，染料分子中的电子受激发跃迁至激发态，激发态不稳定，电子很快注入到较低能级的二氧化钛导带，空穴则留在染料中，此时染料分子变为氧化态。电子在二氧化钛薄膜中传输至导电底层，然后经外电路转移至对电极，产生光电流。氧化态的染料分子被电解液中的I-还原，染料分子再生。被氧化的I3-在对电极得到电子还原为I-，完成电子传输过程的一个循坏。

染料敏化太阳能电池中，半导体光阳极是其重要组成部分，它不仅是吸附染料的载体，也是传输电子的载体。染料敏化半导体材料多用二氧化钛，二氧化钛具有对人体无毒性，稳定性好，来源丰富，造价便宜等优点。目前制备二氧化钛薄膜光阳极的方法主要有溶胶-凝胶法、水热反应法、溅射法、醇盐水解法、溅射沉积法、等离子喷涂法和丝网印刷法。其中，通过丝网印刷制备二氧化钛薄膜快速，简便，膜厚可控，能制备高品质且大面积的薄膜，是降低生产成本，并实现大批量工业化生产染料敏化太阳能电池的有效途径。因此，制备分散性良好，稳定性高，高比表面及高孔隙率，粘度适中，易于丝网印刷并成膜性佳的二氧化钛浆料十分重要。

中国专利(公开号101314523)公开了一种研磨法制备二氧化钛浆料的方法，然而，该方法制备的二氧化钛浆料通过刮刀法制膜，不能通过丝网印刷快速简便的制备高品质，大面积且膜厚可控的二氧化钛薄膜。中国专利(公开号101434410A)公开了一种有机溶剂为松油醇或二甘醇二苯甲酸脂的二氧化钛浆料的制备方法，然而，该方法制备的二氧化钛浆料，采用涂敷法制膜，制膜效率低，膜厚及膜表面形貌难以控制，不适合工业化生产。中国专利(公开号102674453A)公开了一种二氧化钛乙醇溶液与松油醇和乙基纤维素混合制得的浆料，分散性好，涂膜均匀，然而由于体系中挥发性溶剂乙醇的存在，浆料的稳定性差，长期使用过程中由于乙醇的挥发将导致浆料中二氧化钛含量变化，影响浆料的长期稳定性。中国专利(申请号为2012105779925)公开了一种用二氧化钛制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法，以松油醇和乙基纤维素混合物为有机载体，加入分散剂和醇醚类修饰剂改善二氧化钛膜与基底的结合力，但是体系中的有机载体松油醇粘度高，所得浆料剪切粘度大，对制膜工艺要求较高。

因此如何通过简便易行的方法，制备高性能的染料敏化电池用光阳极，为本领域技术人员的一个重要研究方向之一。

发明内容

本发明旨在进一步提高现有染料敏化电池用光阳极的性能，本发明提供了一种适用于染料敏化太阳能电池领域的二氧化钛浆料、其制备方法，以及采用该二氧化钛浆料制备的光阳极。

本发明提供了一种二氧化钛浆料，其特征在于，所述二氧化钛浆料包括纳米晶二氧化钛低维材料、粘结剂和有机载体，其中，所述有机载体包括二元醇醚类和/或醋酸酯类溶剂，所述粘结剂包括羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙二醇中的至少一种，所述纳米晶二氧化钛低维材料，粘结剂和有机载体的质量比为(1～2)：(0.2～1)：(7～8.8)。

较佳地，所述纳米晶二氧化钛低维材料包括以下物质中的至少一种：二氧化钛纳米颗粒、二氧化钛纳米管、二氧化钛纳米花、二氧化钛纳米棒、二氧化钛纳米带、二氧化钛纳米线；所述纳米晶二氧化钛低维材料的微观尺度小于1μm。

较佳地，所述二元醇醚类和/或醋酸酯类溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇甲醚丙酸酯中的至少一种。

较佳地，所述纳米晶二氧化钛低维材料，粘结剂和有机载体的质量比为(1.7～2)：0.8：7.2。

又，本发明提供了一种上述二氧化钛浆料的制备方法，所述制备方法包括：

1)先将纳米晶二氧化钛低维材料溶于醇中得到二氧化钛醇溶液；

2)向步骤1)制备的二氧化钛醇溶液中加入粘结剂、有机载体，均匀分散、真空度为10～50mbar且温度为30～80℃下蒸发去除醇后，得到二氧化钛浆料。

较佳地，所述醇包括醇类和/或聚醇类，所述二氧化钛醇溶液的固含量为5％-15％。

较佳地，分散的方式包括高剪切、磁力搅拌、超声粉碎、球磨，分散8～24小时；去除醇的方式包括旋转蒸发；二氧化钛浆料经过辊压处理。

另外，本发明还提供了一种上述二氧化钛浆料的应用，采用所述二氧化钛浆料通过丝网印刷制备光阳极。

较佳地，所述光阳极上的二氧化钛薄膜的厚度为5-20微米；采用氧化铟锡导电玻璃为导电衬底，在100mW/cm²的光照强度下光电转换效率为7.95％-8.12％。

本发明还提供一种采用上述二氧化钛浆料制备上述光阳极的方法，所述制备方法包括：

通过丝网印刷将所述二氧化钛浆料印刷至导电衬底上，烘干后在400—600℃煅烧，得到所述二氧化钛光阳极。

较佳地，在80-120℃下烘干，在400-600℃下烧结20-60分钟。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种二氧化钛浆料以二元醇醚酯为有机载体，显著降低了浆料的剪切粘度，使得丝网印刷时二氧化钛浆料能够轻易通过网孔印刷至基板上，且所印刷薄膜表面在丝网与基板分离后能够快速流平，得到表面平整，边缘完整无残缺的高质量薄膜。本发明所述的二氧化钛浆料特别适用于全自动丝网印刷机连续作业制备光阳极，大大简化了制造工艺，降低了生产成本，拓展了染料敏化太阳能电池光阳极工业化前景；

本发明所述的光阳极具有薄膜孔径、孔隙率高，薄膜与导电基地结合力强，不易开裂，光电转换效率高等优点。将本发明的光阳极应用于染料敏化太阳能电池时，以氧化铟锡导电玻璃为导电衬底，在100mW/cm2的光照强度下得到了8.0％以上的光电转换效率。

附图说明

图1示出了本发明一个实施方式中制备的二氧化钛浆料(方点线)以及基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料在0～8S^-1剪切速率范围内的粘度变化曲线(圆点线)；

图2示出了本发明一个实施方式中制备的二氧化钛浆料形貌的照片(A)以及基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料的形貌照片(B)，其中第一组显示了浆料静置时的状态，第二组显示了用刮棒将浆料抹开后浆料的状态，第三组显示了浆料被抹开并静置1分钟后浆料的状态；

图3示出了本发明的一个实施方式中制备的二氧化钛浆料的孔径分布曲线(方点线)以及基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料的孔径分布曲线(圆点线)；

图4示出了本发明的一个实施方式中制备的二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线(实线)，以及基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线(虚线)。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种二氧化钛浆料、制备方法及包括由其制得的光阳极。本发明的二氧化钛浆料粘度适中，流变性佳，易于全自动化丝网印刷大批量制备染料敏化太阳能电池光阳极，所得光阳极光电转换效率高，有极好的工业化应用前景。

本发明公开了一种二氧化钛浆料、制备方法及由其制得的光阳极。该二氧化钛浆料包括纳米晶二氧化钛低维材料、粘结剂和有机载体。本发明以二元醇醚类及醋酸酯类溶剂为有机载体制备二氧化钛浆料，所得到的浆料粘度适中，流变性佳，特别适于全自动丝网印刷制备光阳极；浆料在丝网印刷时受剪切力在丝网上均匀铺展开，印刷后得到的二氧化钛膜表面平整无气泡，印刷图形完整无残缺，成膜性良好；煅烧后二氧化钛膜与基底结合牢固不易开裂。由本发明的二氧化钛浆料制备的光阳极具有更大的孔径和孔隙率，有利于电解质在薄膜间的渗透，应用于染料敏化太阳能电池具有更高的光电转换效率。本发明的二氧化钛浆料制备方法操作简便，设备易得，合成周期短，制造成本低，重复性能高，有极好的工业化应用前景。

所述有机载体为二元醇醚类及醋酸酯类溶剂。

所述二元醇醚类及醋酸酯类溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇甲醚丙酸酯中的一种或多种。

所述纳米晶二氧化钛低维材料，粘结剂和有机载体的质量比为1～2：0.2～1：7～8.8。

所述纳米晶二氧化钛低维材料，粘结剂和有机载体的质量比优选为1.7～2：0.8：7.2。

所述纳米晶二氧化钛低维材料为下述物质中的一种或多种：二氧化钛纳米颗粒，二氧化钛纳米管，二氧化钛纳米花，二氧化钛纳米棒，二氧化钛纳米带，二氧化钛纳米线。

所述纳米晶二氧化钛低维材料的微观尺度小于1μm。

所述粘结剂为下述物质中的一种或多种：羟乙基纤维素，羟甲基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素，聚乙二醇。

本发明提供了一种二氧化钛浆料的制备方法，包括以下步骤：

1)将纳米晶二氧化钛低维材料分别用去离子水和无水乙醇洗涤1～5次，然后溶解于醇类或聚醇类溶液中，得到固含量为5～15％的二氧化钛醇溶液；

2)向二氧化钛醇溶液中加入粘结剂和有机载体并机械分散8～24小时；

3)旋转蒸发去除醇类溶剂得到混合物，混合物三轴辊压后得到二氧化钛浆料。

所述机械分散方法为高剪切，磁力搅拌，超声粉碎，球磨中的一种或多种的组合。

根据本发明的再一方面，提供了一种光阳极，该光阳极是由上述二氧化钛浆料制备而成。

本发明所述的一种二氧化钛浆料以二元醇醚酯为有机载体，显著降低了浆料的剪切粘度，使得丝网印刷时二氧化钛浆料能够轻易通过网孔印刷至基板上，且所印刷薄膜表面在丝网与基板分离后能够快速流平，得到表面平整，边缘完整无残缺的高质量薄膜。本发明所述的二氧化钛浆料特别适用于全自动丝网印刷机连续作业制备光阳极，大大简化了制造工艺，降低了生产成本，拓展了染料敏化太阳能电池光阳极工业化前景。

本发明所述的光阳极具有薄膜孔径、孔隙率高，薄膜与导电基地结合力强，不易开裂，光电转换效率高等优点。将本发明的光阳极应用于染料敏化太阳能电池时，在100mW/cm2的光照强度下得到了8.0％以上的光电转换效率。

本发明所述光阳极的制备方法如下：使用氧化铟锡导电玻璃为导电衬底，用无水乙醇和丙酮体积比为1：1的混合溶液超声清洗导电玻璃表面10min，清洗后用去离子水淋洗三次，然后在100℃烘箱中烘干。通过丝网印刷将二氧化钛浆料印刷至导电玻璃表面，二氧化钛膜的厚度为5～20微米，100℃烘箱中烘干后在500℃煅烧30分钟，得到适用于染料敏化太阳能电池的光阳极。

本发明的染料敏化太阳能电池的组装方法如下：将光阳极浸入0.1～0.4mmol/L的钌络合物染料溶液，溶剂为无水乙醇或者叔丁醇和乙腈的混合溶液中，48小时后取出用无水乙醇淋洗并晾干，得到染料敏化后的光阳极。染料敏化后的光阳极与电解质和对电极组装为染料敏化太阳能电池。电解质配比为：0.05mol/L碘，0.5mol/L碘化锂，0.5mol/L4-叔丁基吡啶(4-TBP)，0.3mol/L1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)，溶剂为叔丁醇和乙腈的混合溶液。对电极为热解法制备的Pt电极。

本发明的染料敏化太阳能电池的测量方法为：YSS-150A型太阳模拟器和ADCMT-6246型测试仪在室温下测试染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线，然后得出电池的开路电压，短路电流，填充因子，并由此计算电池的光电转换效率。光源强度为100mW/cm²，电池的有效面积为0.1884cm²。

图1为二氧化钛浆料在0～8S^-1剪切速率范围内的粘度变化曲线。方点线为本发明提供的二氧化钛浆料的粘度曲线，圆点线为基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料的粘度曲线。由图可见本发明提供的二氧化钛浆料粘度显著降低，更易于全自动丝网印刷制备平整均一的大面积二氧化钛薄膜。

图2为二氧化钛浆料形貌的照片。A为本发明提供的二氧化钛浆料，B为基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料。第一组显示了浆料静置时的状态，第二组显示了用刮棒将浆料抹开后浆料的状态，第三组显示了浆料被抹开并静置1分钟后浆料的状态。由图可见，基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料在抹开后呈现果冻状，放置1分钟后难以互相融合恢复膏状，而本发明提供的二氧化钛浆料抹开后能在1分钟内迅速流平，使得此浆料在印刷过程中从丝网转印至基板表面时，能够在基板表面迅速流平，从而得到表面均一平整的高质量薄膜。

图3为二氧化钛浆料的孔径分布曲线。方点线为本发明提供的二氧化钛浆料的孔径分布曲线，圆点线为基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料的孔径分布曲线，由图可见，本发明提供的二氧化钛浆料孔径更大，孔隙率更高，有利于制成光阳极后电解质在薄膜中的渗透，从而提高光电转换效率。

图4为二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线。实线为本发明提供的二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线，虚线为基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线。由图可见，本发明提供的二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的短路电流为15.2mA/cm²，开路电压为0.774V，填充因子为69.3％，电池转换效率为8.16％。基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的短路电流为13.4mA/cm²，开路电压为0.736V，填充因子为62.3％，电池转换效率为6.13％。本发明提供的二氧化钛浆料应用于染料敏化太阳能电池的光电转换效率显著高于基于松油醇为有机载体制备得到的二氧化钛浆料。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

(1)制备纳米晶二氧化钛颗粒，参照文献(Christophe J.Barbe′,Francine Arendse,PascalComte,Marie Jirousek,Frank Lenzmann,Valery Shklover,and Michael Gra¨tzel，J.Am.Ceram.Soc.,1997，80，3157)中报道的方法制备单晶锐钛矿型二氧化钛纳米颗粒：将重量比为5：1的钛酸四丁酯和乙酸的混合溶液滴加到去离子水中，加酸调节溶液PH值为1，80℃反应6小时得到蓝白色半透明溶液，然后置于反应釜中200℃下保温24小时，得到的白色沉淀即为纳米晶二氧化钛颗粒，粒径大小为20nm；

(2)二氧化钛浆料的制备。将纳米晶二氧化钛颗粒分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，然后溶解于无水乙醇中，得到固含量为10％的纳米单晶锐钛矿二氧化钛乙醇溶液。加入粘结剂乙基纤维素和有机载体二乙二醇丁醚醋酸酯，纳米晶二氧化钛颗粒，粘结剂和有机载体的质量比为1.7：0.8：7.2。继续磁力搅拌分散24小时。超声清洗池中超声1小时后低压真空度为50mbar且温度为60℃旋转蒸发除去乙醇，得到丝网印刷用二氧化钛浆料；

(3)光阳极的制备。使用氧化铟锡导电玻璃为导电衬底，用无水乙醇和丙酮体积比为1：1的混合溶液超声清洗导电玻璃表面10min，清洗后用去离子水淋洗三次，然后在100℃烘箱中烘干。通过丝网印刷将二氧化钛浆料印刷至导电玻璃表面，二氧化钛膜的厚度为20微米，100℃烘箱中烘干后在500℃煅烧30分钟，得到光阳极；

(4)染料敏化光阳极的制备。将光阳极浸入0.3mmol/L N719染料的乙醇溶液中，48小时后取出用无水乙醇淋洗并晾干；

(5)电解质的制备。将0.05mol/L碘和0.5mol/L碘化锂溶解在体积比为1：1的叔丁醇和乙腈的混合溶液中，加入0.5mol/L4-叔丁基吡啶(4-TBP)和0.3mol/L1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)，超声分散1小时，然后在摇床上分散24小时直至电解液分散均匀物沉淀；

(6)染料敏化太阳能电池的组装。在铂电极上覆盖硅树脂膜，在硅树脂膜中央的方形孔中滴加一滴电解液，将染料敏化后的光阳极面朝下与滴加了电解液的铂电极贴合，两边用黑色夹子固定，即组装成染料敏化太阳能电池。

实施例2

按照实施例1中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；

制备纳米晶二氧化钛颗粒时，置于反应釜中240℃下保温16小时，得到粒径大小为25nm的二氧化钛纳米颗粒；

制备二氧化钛浆料时，加入的有机载体为二乙二醇丁醚，纳米晶二氧化钛颗粒，粘结剂和有机载体的质量比为2：0.8：7.2。混合物磁力搅拌分散后，在10000rpm下高剪切分散10min。

实施例3

按照实施例1中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；

制备纳米晶二氧化钛颗粒时，置于反应釜中270℃下保温16小时，得到粒径大小为30nm的二氧化钛纳米颗粒；

制备二氧化钛浆料时，加入的有机载体为丙二醇甲醚丙酸酯，粘结剂为聚乙二醇，纳米晶二氧化钛颗粒，粘结剂和有机载体的质量比为1.8：0.8：7.2。混合物磁力搅拌分散后，在400W下超声粉碎10min；

制备光阳极时，二氧化钛膜的厚度为14微米。

实施例4

按照实施例1中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；

制备二氧化钛浆料时，加入的粘结剂为聚乙二醇，纳米晶二氧化钛颗粒，粘结剂和有机载体的质量比为1.8：0.8：7.2；

制备光阳极时，二氧化钛膜的厚度为27微米。

实施例5

按照实施例1中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；

制备纳米晶二氧化钛颗粒时，置于反应釜中270℃下保温16小时，得到粒径大小为25nm的二氧化钛纳米颗粒；

制备二氧化钛浆料时，加入的有机载体为丙二醇甲醚丙酸酯，粘结剂为羟丙基纤维素，纳米晶二氧化钛颗粒，粘结剂和有机载体的质量比为1.8：0.8：7.2；

制备光阳极时，二氧化钛膜的厚度为14微米。

对比例1

该对比例是为说明现有的有机溶剂为松油醇的二氧化钛浆料；

(1)将钛酸四丁酯加入水中，搅拌水解，加入醋酸加热并搅拌，醋酸和钛酸四丁酯的质量比为3.5：1，90℃反应1.5小时后冷却至室温，然后置于反应釜中200℃下保温16小时，冷却后去除上层清液，用乙醇溶解下部沉淀，得到固含量为10％的二氧化钛乙醇溶液；

(2)将乙基纤维素溶于乙醇中配成质量比10％的混合溶液，磁力搅拌24小时至乙基纤维素完全溶解；

(3)向二氧化钛乙醇溶液中加入乙基纤维素的乙醇溶液和松油醇，二氧化钛，乙基纤维素，松油醇三种物料的质量比为2：0.4：7.6，磁力搅拌12小时；

(4)在50mbar真空度，50度水浴下旋转蒸发除去乙醇，得到丝网印刷用二氧化钛浆料；

(5)二氧化钛薄膜光阳极的制备。使用氧化铟锡导电玻璃为导电衬底，用无水乙醇和丙酮体积比为1：1的混合溶液超声清洗导电玻璃表面10min，清洗后用去离子水淋洗三次，然后在100℃烘箱中烘干。通过涂敷法将二氧化钛浆料涂敷至导电玻璃表面制膜，二氧化钛膜的厚度为20微米，100℃烘箱中烘干后在500℃煅烧30分钟，得到二氧化钛薄膜光阳极；

(6)染料敏化二氧化钛薄膜光阳极的制备。将二氧化钛薄膜光阳极浸入0.3mmol/L N719染料的乙醇溶液中，48小时后取出用无水乙醇淋洗并晾干；

(7)电解质的制备。将0.05mol/L碘和0.5mol/L碘化锂溶解在体积比为1：1的叔丁醇和乙腈的混合溶液中，加入0.5mol/L4-叔丁基吡啶(4-TBP)和0.3mol/L1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)，超声分散1小时，然后在摇床上分散24小时直至电解液分散均匀物沉淀；

(8)染料敏化太阳能电池的组装。在铂电极上覆盖硅树脂膜，在硅树脂膜中央的方形孔中滴加一滴电解液，将染料敏化后的二氧化钛薄膜光阳极面朝下与滴加了电解液的铂电极贴合，两边用黑色夹子固定，即组装成染料敏化太阳能电池。

对比例2

该对比例是为说明现有的有机溶剂为乙醇与松油醇混合溶液的二氧化钛浆料；

(1)将商购P25二氧化钛粉末置于玛瑙研钵中，在研磨时滴加乙酸，二氧化钛粉末与乙酸的质量比为10：1；

(2)向研钵中继续滴加去离子水，同时继续研磨，二氧化钛粉末与去离子水的质量比为10：1；

(3)向研钵中继续滴加乙醇，同时继续研磨，二氧化钛粉末与乙醇的质量比为10：1；

(4)研磨上述混合物1小时；

(5)加入10％乙基纤维素的乙醇溶液和松油醇，二氧化钛粉末，乙基纤维素和松油醇的质量比为2：0.5：7.5，研磨上述混合物1小时；

(6)将混合物转移至烧杯，磁力搅拌24小时，得到二氧化钛浆料；

(7)二氧化钛薄膜光阳极的制备。使用氧化铟锡导电玻璃为导电衬底，用无水乙醇和丙酮体积比为1：1的混合溶液超声清洗导电玻璃表面10min，清洗后用去离子水淋洗三次，然后在100℃烘箱中烘干。通过涂敷法将二氧化钛浆料涂敷至导电玻璃表面制膜，二氧化钛膜的厚度为10微米，100℃烘箱中烘干后在500℃煅烧30分钟，得到二氧化钛薄膜光阳极；

(8)染料敏化二氧化钛薄膜光阳极的制备。将二氧化钛薄膜光阳极浸入0.3mmol/L Z907染料的乙醇溶液中，48小时后取出用无水乙醇淋洗并晾干；

(9)电解质的制备。将0.05mol/L碘和0.5mol/L碘化锂溶解在体积比为1：1的叔丁醇和乙腈的混合溶液中，加入0.5mol/L4-叔丁基吡啶(4-TBP)和0.3mol/L1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)，超声分散1小时，然后在摇床上分散24小时直至电解液分散均匀物沉淀；

(10)染料敏化太阳能电池的组装。在铂电极上覆盖硅树脂膜，在硅树脂膜中央的方形孔中滴加一滴电解液，将染料敏化后的二氧化钛薄膜光阳极面朝下与滴加了电解液的铂电极贴合，两边用黑色夹子固定，即组装成染料敏化太阳能电池。

表1是使用本发明实施例制备的二氧化钛浆料的比表面积、孔径及孔隙率性能指标。由表1的结果可见，与对比例相比，本发明提供的二氧化钛浆料具有更大的孔径和孔隙率。表2是本发明实施例制备的光阳极应用于染料敏化太阳能电池的光电性能指标。由表2的结果可见，与对比例相比，本发明提供的光阳极有更高的光电转换效率。

表1

表2

Claims (8)

1.一种二氧化钛浆料，其特征在于，所述二氧化钛浆料包括纳米晶二氧化钛低维材料、粘结剂和有机载体，其中，所述有机载体包括二元醇醚类和/或醋酸酯类溶剂，所述粘结剂包括羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙二醇中的至少一种，所述纳米晶二氧化钛低维材料，粘结剂和有机载体的质量比为（1-2）：（0.2-1）：（7-8.8）。

2.根据权利要求1所述的二氧化钛浆料，其特征在于，所述纳米晶二氧化钛低维材料包括以下物质中的至少一种：二氧化钛纳米颗粒、二氧化钛纳米管、二氧化钛纳米花、二氧化钛纳米棒、二氧化钛纳米带、二氧化钛纳米线；所述纳米晶二氧化钛低维材料的微观尺度小于1μm。

3.根据权利要求1或2所述的二氧化钛浆料，其特征在于，所述二元醇醚类和/或醋酸酯类溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇甲醚丙酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任一所述的二氧化钛浆料，其特征在于，所述纳米晶二氧化钛低维材料，粘结剂和有机载体的质量比为（1.7-2）：0.8：7.2。

5.一种权利要求1-4中任一项所述二氧化钛浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

1）先将纳米晶二氧化钛低维材料溶于醇中得到二氧化钛醇溶液；

2）向步骤1）制备的二氧化钛醇溶液中加入所述粘结剂、有机载体，均匀分散、真空度为10～50mbar且温度为30～80℃下蒸发去除醇后，得到二氧化钛浆料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述醇包括醇类和/或聚醇类，所述二氧化钛醇溶液的固含量为5%-15%。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，分散的方式包括高剪切、磁力搅拌、超声粉碎、球磨，分散8-24小时。

8.一种权利要求1-4中任一项所述二氧化钛浆料的应用，采用所述二氧化钛浆料通过丝网印刷制备光阳极。