CN108063054A - 一种SnO2光阳极的制备方法 - Google Patents

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刘尚恒
朱雪红
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Abstract

本发明公开了一种SnO2光阳极的制备方法，包括如下步骤：将氯化亚锡和碳酸钠依次加入水中，搅拌14天后，将溶液转移至半透膜中，封口并放入二次水中，3天后将样品取出，置于冰箱中内冷冻10小时后，经自然融化，然后用二次水洗涤5次，经干燥得到SnO2粉体；称取SnO2粉体放入研钵中，加入乙基纤维素、松油醇、乙酸以及乙醇，研磨1h后，利用刮涂法将所得浆料制备成膜，经煅烧处理后将其放入0.4MTiCl4溶液中水解50分钟，然后放入马弗炉中，在450摄氏度下煅烧2小时。本发明借助于聚集体较大长径比和片状结构加速电子在膜内的传输，降低电子复合效率，借助于较大比表面积增加染料吸附量，从而有效提升光电转化效率。

Description

一种SnO2光阳极的制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种SnO2光阳极的制备方法。
背景技术
相比于TiO2基染料敏化太阳能电池，基于SnO2的染料敏化太阳能电池的效率要低的多，当前报道的最高的仅为8.62％。SnO2的导带能级决定了其开路电压值较小，尽管通过表面修饰能够提升响应的数值，但是总的来讲其上升空间不大，且调控手段有限。相比之下，调控光电流密度相对容易。制备高比表面积SnO2能够大大增加染料的吸附量，从而增加光利用效率，但是目前基于制备方法的限制，很难实现对形貌和比表面的同时优化和调控。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种SnO2光阳极的制备方法，简单、经济、快速、重现性好、效率高。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种SnO2光阳极的制备方法，包括如下步骤：
S1、SnO2的制备
称取氯化亚锡1.128g，碳酸钠0.132g，依次加入40ml水中，搅拌14天后，得到分散均匀SnO2溶液；
将上述溶液转移至半透膜中，封口并放入2.5l二次水中，3天后将样品取出，置于冰箱中内-10度冷冻10小时后，经自然融化，然后用二次水洗涤5次，经干燥得到SnO2粉体；
S2、SnO2的光阳极的制备
称取0.2克上述所得的SnO2粉体放入研钵中，加入0.1克乙基纤维素、0.6克松油醇、100μl乙酸以及2ml乙醇，研磨1h后，利用刮涂法将所得浆料制备成膜，经煅烧处理后将其放入0.4M TiCl4溶液中水解50分钟，然后放入马弗炉中，在450摄氏度下煅烧2小时。
本发明具有以下有益效果：
采用简单、经济、绿色环保的合成方法制备SnO2，通过合成具有较强光散射能力和高比表面积的SnO2聚集体，提升光利用能力；借助于聚集体较大长径比和片状结构加速电子在膜内的传输，降低电子复合效率，从而有效增加光电转化利用效率。
附图说明
图1为本发明实施例中所合成的超细SnO2的TEM图。
图2为本发明实施例中经透析、冷冻后所得SnO2聚集体的SEM图；
图中：虚线圈标注部分为片状聚集体。
图3为本发明实施例中SnO2的I-V图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
1)SnO2的制备
按下表所示的配方称取氯化亚锡和碳酸钠，依次加入40ml水中，搅拌14天后，得到分散均匀SnO2溶液；
将上述溶液转移至半透膜中，封口并放入二次水中，3天后将样品取出，置于冰箱中冷冻10小时，经自然融化后，用二次水洗涤5次，经干燥得到SnO2粉体；
2)SnO2的光阳极的制备
称取0.2克所得的SnO2粉体放入研钵中，加入0.1克乙基纤维素、0.6克松油醇、两滴乙酸以及2ml乙醇，研磨1h后，利用刮涂法将所得浆料制备成膜，经煅烧处理后将其放入0.4M TiCl4溶液中水解50分钟，然后放入马弗炉中，在450摄氏度下煅烧2小时，得SnO2薄膜；
3)将SnO2薄膜利用N719进行敏化处理，然后与铂电极组装，并进行性能测试。
试剂 用量
氯化亚锡 0.005mol
碳酸钠 0.00125mol
FTO 10片(1.5*2cm)
乙基纤维素 0.1克
松油醇 0.6克
乙酸 100微升
本具体实施首先利用绿色、环保的低温法合成超细(3-5nm)SnO2，以此为原料制备具有多种形貌、大小各异的SnO2聚集体，从而保证了所获得的SnO2光阳极具有较大的比表面积、光散射能力和电子传输能力。在节约成本，简化制备工艺的基础上，大幅提升染料敏化电池的光电转化效率。该工艺重现性好，具有广泛的应用前景，能有效推动染料敏化太阳能电池的工业化进程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种SnO2光阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、SnO2的制备
称取氯化亚锡1.128g，碳酸钠0.132g，依次加入40ml水中，搅拌14天后，得到分散均匀SnO2溶液；
将上述溶液转移至半透膜中，封口并放入2.5l二次水中，3天后将样品取出，置于冰箱中内-10度冷冻10小时后，经自然融化，然后用二次水洗涤5次，经干燥得到SnO2粉体；
S2、SnO2的光阳极的制备
称取0.2克上述所得的SnO2粉体放入研钵中，加入0.1克乙基纤维素、0.6克松油醇、100μl乙酸以及2ml乙醇，研磨1h后，利用刮涂法将所得浆料制备成膜，经煅烧处理后将其放入0.4M TiCl4溶液中水解50分钟，然后放入马弗炉中，在450摄氏度下煅烧2小时。
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