CN108534377A - 一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,包括太阳能热水器智能监控系统、服务器、终端设备;所述太阳能热水器智能监控系统包括控制器、太阳能热水器状态信息传感器、电源、显示器、报警器、物联网通信设备、太阳能热水器;所述电源为一种太阳能电池,具体为一种染料敏化太阳能电池,包括光阳极、对电极及电解液,其中光阳极包括基底、生长于基底表面的WS2/CuxO纳米片薄膜和设于纳米片薄膜之上的TiO2复合薄膜;WS2/CuxO纳米片薄膜和TiO2复合薄膜共同构成半导体薄膜电极,半导体薄膜电极表面吸附有染料敏化剂。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热水器智能监控领域,尤其涉及一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统。
背景技术
随着国家节能技术要求的提高,太阳能热水器已经大量应用于热水的生产领域。太阳能热水器,是利用太阳光辐射的光能转化为热能,将水从低温加热到高温的热水设备,是国家积极推广的节能热水设备。
物联网,结合现代最新传感技术和网络的便利条件,把所有智能的物体联合成一个网络,从而极大的方便人们的生活。物联网是继计算机、互联网与通信网之后的信息产业第三次浪潮,开发应用前景巨大,已被列为国家五大新兴战略性产业之一。
传统的太阳能热水器控制系统,没有物联网模块,控制功能简单粗糙,只能在设备现场通过线控器实现短距离监控,一旦离开线控器就无法得知太阳能热水器的运行状态,并且也无法远程控制太阳能热水器,十分不方便。
发明内容
本发明旨在提供一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,包括太阳能热水器智能监控系统、服务器、终端设备;
所述太阳能热水器智能监控系统包括控制器、太阳能热水器状态信息传感器、电源、显示器、报警器、物联网通信设备、太阳能热水器;
太阳能热水器状态信息传感器、电源、显示器、报警器、物联网通信设备、太阳能热水器均与控制器连接;
所述控制器采集太阳能热水器状态信息传感器的状态信息并进行处理,然后控制太阳能热水器;
所述物联网通信设备与控制器通过物联网实现双向数据通信,物联网通信设备与服务器通过物联网进行双向数据通信,服务器与终端设备通过互联网连接以进行双向数据通信;
所述电源为一种太阳能电池,具体为一种染料敏化太阳能电池,包括光阳极、对电极及电解液,其中光阳极包括基底、生长于基底表面的WS2/CuxO纳米片薄膜和设于纳米片薄膜之上的TiO2复合薄膜;WS2/CuxO纳米片薄膜和TiO2复合薄膜共同构成半导体薄膜电极,半导体薄膜电极表面吸附有染料敏化剂。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
与现有技术相比,本发明可以随时随地远程监控、方便实用、智能化程度高,可广泛应用于太阳能热水器控制领域。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施方式的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明的实施例涉及一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,结合图1,至少包括一台太阳能热水器智能监控系统1、一台服务器9、一台终端设备10,所述太阳能热水器智能监控系统1包括控制器2、太阳能热水器状态信息传感器3、电源4、显示器5、报警器6、物联网通信设备7、太阳能热水器8,太阳能热水器状态信息传感器3、电源4、显示器5、报警器6、物联网通信设备7、太阳能热水器8均与控制器2连接;所述控制器2采集太阳能热水器状态信息传感器3的状态信息并进行处理,然后控制太阳能热水器8;所述物联网通信设备7与控制器2通过物联网实现双向数据通信,物联网通信设备7与服务器9通过物联网进行双向数据通信,服务器9与终端设备10通过互联网连接以进行双向数据通信。
本发明所述的一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,所述控制器2为MCU。
本发明所述的一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,所述报警器6为声光报警器。
本发明所述的一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,所述终端设备10包括:台式电脑、笔记本电脑、智能手机和平板电脑其中的一种或者几种。
本发明的工作原理是:太阳能热水器智能监控系统利用物联网将太阳能热水器状态信息上传到服务器,然后可以通过终端设备查询服务器上的信息数据;同时,可以通过终端发送控制指令到服务器,服务器再通过物联网将控制指令发送到太阳能热水器智能监控系统,从而可以直接控制太阳能热水器,从而实现智能化监控的目的。
本发明所述的一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,所述电源4为一种太阳能电池,具体为一种染料敏化太阳能电池,现阶段,染料敏化太阳能电池的研究已经取得很大进展,光电转换效率大大提高到10%以上。在产业方面,光电转换效率、寿命、以及成本是关键,进而,优化染料敏化太阳能电池系统的半导体薄膜光阳极、染料、电解液以及对电极是提高光电转换效率的重要途径。随着纳米技术的发展,各种纳米材料被引用到光电极的制备中,从而调控对光的吸收及电子的收集、转移,有效提高了光电转换效率。
基于上述技术背景,本申请的实施方式中公开了一种染料敏化太阳能电池,对光阳极进行了优化,从而为光阳极的选择提供了更多可能性。具体来讲,在现有技术情况下,本申请的染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极及电解液,其中光阳极包括基底、生长于基底表面的WS2/CuxO纳米片薄膜和设于纳米片薄膜之上的TiO2复合薄膜;WS2/CuxO纳米片薄膜和TiO2复合薄膜共同构成半导体薄膜电极,半导体薄膜电极表面吸附有染料敏化剂。
传统的光阳极中,通常是采用透光的FTO导电玻璃或者ITO导电玻璃作为基底材料,允许光透过,而本申请的技术方案中,该基底为W片,纯度为≥99.5%,采用W片基底,该基底不透光,因此,在染料电池组装完毕后,太阳光是从对电极的透明基底透过,采用这种进光结构的优点在于太阳光从对电极进入并且能够深入到W片基底,太阳光在W片基底反射或者散射时,反射光或者散射光能够被染料或光阳极半导体薄膜电极有效利用,对于光电转换效率的提高起到意料不到的有益效果;此外,采用金属的W片基底能够与其它衬底容易的结合在一起,方便安装使用。
具体到半导体薄膜电极,本实施方式中,采用WS2/CuxO纳米片薄膜、TiO2复合薄膜的构造,这与传统的光阳极采用单一的TiO2薄膜不同:WS2/CuxO纳米片薄膜竖直生长在W片表面,相较纳米线或纳米颗粒,其具有较大的片状结构,能够形成利于电子传输的通道,电子被TiO2复合薄膜收集后能够顺畅的到达W片,进而导出;此外,片状结构还有利于染料的吸附,从而提高单位面积光电转换效率。
优选实施方式中,WS2/CuxO纳米片薄膜厚度为500nm,其中,WS2/CuxO纳米片为核壳结构,WS2纳米片为核结构,CuxO为壳结构;WS2纳米片的厚度为60nm,壳层CuxO厚度为50nm。
WS2/CuxO纳米片薄膜是这样形成的:首先利用热蒸发法,以WO3和S粉为蒸发源,在W片基底表面生长WS2纳米片薄膜,然后经过溶剂热法在WS2纳米片表面杂化CuxO壳结构,形成所述的WS2/CuxO纳米片薄膜。在上述结构中,WS2与CuxO结合,构成核壳纳米片结构,该WS2/CuxO纳米片具有较大的比表面积,能够提高染料的负载率,充分提高光吸收能力,增大光生载流子分离能力,提高光电转换效率,起到了意料不到的有益效果。优选实施方式中,TiO2复合薄膜厚度为15μm,该TiO2复合薄膜中包括TiO2纳米粒子和Cu/TiO2复合纤维,其是将TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维混合制备成复合浆料,然后采用旋涂法将复合浆料涂覆在WS2/CuxO纳米片薄膜表面,经过煅烧后形成的;其中,TiO2纳米粒子取自商用,Cu/TiO2复合纤维的制备过程为:首先采用经典的静电纺丝法制备TiO2纳米纤维,然后将金属Cu负载到TiO2纳米纤维表面,形成Cu/TiO2复合纤维。优选地,TiO2复合薄膜中,TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维的质量比为5:3;优选地,TiO2复合薄膜中,TiO2纳米粒子的粒径为100nm;优选地,TiO2复合薄膜中,Cu/TiO2复合纤维的直径为300nm,纤维长度为10μm;进一步地,Cu/TiO2复合纤维中,Cu的负载量为6wt.%。本实施方式中,创造性的将金属Cu负载到TiO2纳米纤维表面,形成Cu/TiO2复合纤维,进而与TiO2纳米粒子结合制备成TiO2复合薄膜,对光电转换效率的提高起到了意料不到的技术效果。原因可能是Cu的加入可以扩展TiO2复合薄膜对光的吸收频率,有效减少光生电子-空穴对的复合几率,从而提高光电转换效率。
一种优选实施方式为,该TiO2复合薄膜中还包括多壁碳纳米管,TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维、多壁碳纳米管的质量比为5:3:2。
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
如下为本发明所述染料敏化太阳能电池中光阳极的制备步骤:
步骤1,W片清洗:首先,将W片裁剪成与对电极尺寸相同,依次采用0.5mol/L稀盐酸、丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min,用氮气枪吹干,备用;
步骤2,生长WS2纳米片薄膜:取2g的WO3粉和1.6g的S粉,将其分别放置在两个瓷舟A、B中,然后将瓷舟A放置在真空管式炉加热区的中央,将瓷舟B放置在瓷舟A的气流上方9cm的位置,将W片放置在气流下方距离瓷舟A 10cm的位置;放置好瓷舟后,将真空管式炉密封,先交替抽真空和通Ar气多次,将管式炉中的气体排出,然后在Ar气流量为200sccm的情况下,加热,升温速率为5℃/min,升温到1300℃,保温3h,然后在Ar气流量为200sccm保护的情况下,自然降温,在W片上得到所述的WS2纳米片薄膜;
步骤3,制备WS2/CuxO纳米片薄膜:配置20ml的醋酸铜乙醇溶液,醋酸铜浓度为0.06mol/L,将20ml的醋酸铜乙醇溶液与10ml的超纯水混合,得到前驱体混合溶液A;将生长有WS2纳米片薄膜的W片浸入前驱体混合溶液A,然后将1.5ml的25wt.%氨水加入前驱体混合溶液A,之后将前驱体混合溶液A置于聚四氟乙烯反应釜中,在180℃下保温12h,待自然冷却至室温后,将W片用无水乙醇洗涤5次,在60℃下干燥20h,然后将W片在空气中550℃煅烧2h,即在W片表面得到所述WS2/CuxO纳米片薄膜;
步骤4,制备TiO2纳米纤维:取4ml的无水甲醇,在其中溶解0.667g的钛酸四丁酯,然后加入0.5g的冰醋酸,得到溶液A;取4ml的无水甲醇,在其中溶解0.375g的聚乙烯吡咯烷酮,得到溶液B;将溶液A缓慢滴加到溶液B中,剧烈搅拌10h,得到淡黄色透明溶胶,即为纺丝前驱体;用玻璃滴管吸取适量纺丝前驱体,并在滴管外壁包裹铝箔,与高压电源相连,另取一张滤波作为接收装置,置于距离滴管尖部12cm位置处,与地线相连;调节电压为12kV,在灯光照射下可以观察到有射流从滴管尖端喷出,并被接收装置接收,形成纤维毡;纺丝完成后,将接收的纤维毡置于空气中24h,从铝箔上将其取下,置于马弗炉中,在500℃保温4h,自然冷却后,得到TiO2纳米纤维;
步骤5,制备Cu/TiO2复合纤维:从上步得到的TiO2纳米纤维中取40mg,将其分散在浓度为2mmol/L的硝酸铜溶液中,90℃下磁力搅拌5h;然后将该混合溶液置于紫外灯下光照1h后,过滤,将沉淀分别用去离子水和无水乙醇各清洗3次,并将其置于真空干燥箱中在70℃下干燥24h,得到Cu/TiO2复合纤维;
步骤6,制备光阳极:取TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维、多壁碳纳米管,按比例混合均匀,形成TiO2复合浆料,然后采用旋涂法将TiO2复合浆料涂覆在生长有WS2/CuxO纳米片薄膜的W片表面,将W片放入马弗炉中,在150℃下退火2h,反复旋涂几次,使得复合浆料层厚度为15μm,然后将W片放入马弗炉中,350℃煅烧20min、390℃煅烧10min、450℃煅烧1h、470℃煅烧25min,形成TiO2复合薄膜,然后,将W片浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中,乙腈和叔丁醇体积比为1:1,停留24h,取出后晾干,得到所述的光阳极。
对电极为分散有铂的FTO基底,将对电极切割成与光阳极相同的尺寸,并在所需的位置钻孔,然后清洗备用;将光阳极与对电极对置,在两电极之间注入电解液,共同组成一个三明治结构的电池,两电极之间进行封装;电解液应用碘/碘三负离子电解液,首先称取100ml的乙腈溶液,向其中加入0.1M的碘化锂,0.1M单质碘,0.6M 4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵,避光超声5min,使其充分溶解;然后称取5g的所述Ag纳米颗粒,将其加入混合溶液中,充分混合。
染料敏化太阳能电池的光电性能主要是由测定电池的短路电流密度-开路电压来表现,测试是在模拟标准太阳光照射下进行的,在AM1.5的标准光源下,对所得染料敏化太阳能电池性能进行测试。
经测定,本实施例得到的染料敏化太阳能电池开路电压为0.95V,短路电流密度为22.66mA/cm2,光电转换效率高达12.2%;
可以看到,本实施例中,由于采用WS2/CuxO纳米片薄膜、TiO2复合薄膜的构造,其中,TiO2复合薄膜中包括TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维和多壁碳纳米管,其结合能够发挥最佳的技术效果,提高电子传输效率、减小电子湮灭,进而体现在提高了光电转换效率。
实施例2
如下为本发明所述染料敏化太阳能电池中光阳极的制备步骤:
步骤1,W片清洗:首先,将W片裁剪成与对电极尺寸相同,依次采用0.5mol/L稀盐酸、丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min,用氮气枪吹干,备用;
步骤2,生长WS2纳米片薄膜:取2g的WO3粉和1.6g的S粉,将其分别放置在两个瓷舟A、B中,然后将瓷舟A放置在真空管式炉加热区的中央,将瓷舟B放置在瓷舟A的气流上方9cm的位置,将W片放置在气流下方距离瓷舟A10cm的位置;放置好瓷舟后,将真空管式炉密封,先交替抽真空和通Ar气多次,将管式炉中的气体排出,然后在Ar气流量为200sccm的情况下,加热,升温速率为5℃/min,升温到1300℃,保温3h,然后在Ar气流量为200sccm保护的情况下,自然降温,在W片上得到所述的WS2纳米片薄膜;
步骤3,制备TiO2纳米纤维:取4ml的无水甲醇,在其中溶解0.667g的钛酸四丁酯,然后加入0.5g的冰醋酸,得到溶液A;取4ml的无水甲醇,在其中溶解0.375g的聚乙烯吡咯烷酮,得到溶液B;将溶液A缓慢滴加到溶液B中,剧烈搅拌10h,得到淡黄色透明溶胶,即为纺丝前驱体;用玻璃滴管吸取适量纺丝前驱体,并在滴管外壁包裹铝箔,与高压电源相连,另取一张滤波作为接收装置,置于距离滴管尖部12cm位置处,与地线相连;调节电压为12kV,在灯光照射下可以观察到有射流从滴管尖端喷出,并被接收装置接收,形成纤维毡;纺丝完成后,将接收的纤维毡置于空气中24h,从铝箔上将其取下,置于马弗炉中,在500℃保温4h,自然冷却后,得到TiO2纳米纤维;
步骤4,制备Cu/TiO2复合纤维:从上步得到的TiO2纳米纤维中取40mg,将其分散在浓度为2mmol/L的硝酸铜溶液中,90℃下磁力搅拌5h;然后将该混合溶液置于紫外灯下光照1h后,过滤,将沉淀分别用去离子水和无水乙醇各清洗3次,并将其置于真空干燥箱中在70℃下干燥24h,得到Cu/TiO2复合纤维;
步骤5,制备光阳极:取TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维、多壁碳纳米管,按比例混合均匀,形成TiO2复合浆料,然后采用旋涂法将TiO2复合浆料涂覆在生长有WS2纳米片薄膜的W片表面,将W片放入马弗炉中,在150℃下退火2h,反复旋涂几次,使得复合浆料层厚度为15μm,然后将W片放入马弗炉中,350℃煅烧20min、390℃煅烧10min、450℃煅烧1h、470℃煅烧25min,形成TiO2复合薄膜,然后,将W片浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中,乙腈和叔丁醇体积比为1:1,停留24h,取出后晾干,得到所述的光阳极。
对电极为分散有铂的FTO基底,将对电极切割成与光阳极相同的尺寸,并在所需的位置钻孔,然后清洗备用;将光阳极与对电极对置,在两电极之间注入电解液,共同组成一个三明治结构的电池,两电极之间进行封装;电解液应用碘/碘三负离子电解液,首先称取100ml的乙腈溶液,向其中加入0.1M的碘化锂,0.1M单质碘,0.6M 4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵,避光超声5min,使其充分溶解;然后称取5g的所述Ag纳米颗粒,将其加入混合溶液中,充分混合。
染料敏化太阳能电池的光电性能主要是由测定电池的短路电流密度-开路电压来表现,测试是在模拟标准太阳光照射下进行的,在AM1.5的标准光源下,对所得染料敏化太阳能电池性能进行测试。
经测定,本实施例得到的染料敏化太阳能电池开路电压为0.88V,短路电流密度为20.54mA/cm2,光电转换效率为8.2%;
可以看到,本实施例中,由于采用WS2纳米片薄膜,而并没有制备WS2/CuxO纳米片薄膜,导致光电转换效率降低。
以上所述仅为本发明的较佳方式,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统,其特征在于:包括太阳能热水器智能监控系统、服务器、终端设备;
所述太阳能热水器智能监控系统包括控制器、太阳能热水器状态信息传感器、电源、显示器、报警器、物联网通信设备、太阳能热水器;
太阳能热水器状态信息传感器、电源、显示器、报警器、物联网通信设备、太阳能热水器均与控制器连接;
所述控制器采集太阳能热水器状态信息传感器的状态信息并进行处理,然后控制太阳能热水器;
所述物联网通信设备与控制器通过物联网实现双向数据通信,物联网通信设备与服务器通过物联网进行双向数据通信,服务器与终端设备通过互联网连接以进行双向数据通信;
所述电源为一种太阳能电池,具体为一种染料敏化太阳能电池,包括光阳极、对电极及电解液,其中光阳极包括基底、生长于基底表面的WS2/CuxO纳米片薄膜和设于纳米片薄膜之上的TiO2复合薄膜;WS2/CuxO纳米片薄膜和TiO2复合薄膜共同构成半导体薄膜电极,半导体薄膜电极表面吸附有染料敏化剂。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器智能监控系统,其特征在于,所述基底为W片。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水器智能监控系统,其特征在于,所述WS2/CuxO纳米片薄膜厚度为500nm,其中,WS2/CuxO纳米片为核壳结构,WS2纳米片为核结构,CuxO为壳结构;WS2纳米片的厚度为60nm,壳层CuxO厚度为50nm。
4.根据权利要求3所述的太阳能热水器智能监控系统,其特征在于,所述TiO2复合薄膜厚度为15μm。
5.根据权利要求3所述的太阳能热水器智能监控系统,其特征在于,所述TiO2复合薄膜中包括TiO2纳米粒子和Cu/TiO2复合纤维;TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维的质量比为5:3;TiO2纳米粒子的粒径为100nm;Cu/TiO2复合纤维的直径为300nm,纤维长度为10μm;进一步地,Cu/TiO2复合纤维中,Cu的负载量为6wt.%。
6.根据权利要求3所述的太阳能热水器智能监控系统,其特征在于,
所述染料敏化太阳能电池中光阳极的制备步骤:
步骤1,W片清洗:首先,将W片裁剪成与对电极尺寸相同,依次采用0.5mol/L稀盐酸、丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20min,用氮气枪吹干,备用;
步骤2,制备WS2/CuxO纳米片薄膜
WS2/CuxO纳米片薄膜是这样形成的:首先利用热蒸发法,以WO3和S粉为蒸发源,在W片基底表面生长WS2纳米片薄膜,然后经过溶剂热法在WS2纳米片表面杂化CuxO壳结构,形成所述的WS2/CuxO纳米片薄膜。
步骤3,制备TiO2纳米纤维:取4ml的无水甲醇,在其中溶解0.667g的钛酸四丁酯,然后加入0.5g的冰醋酸,得到溶液A;取4ml的无水甲醇,在其中溶解0.375g的聚乙烯吡咯烷酮,得到溶液B;将溶液A缓慢滴加到溶液B中,剧烈搅拌10h,得到淡黄色透明溶胶,即为纺丝前驱体;用玻璃滴管吸取适量纺丝前驱体,并在滴管外壁包裹铝箔,与高压电源相连,另取一张滤波作为接收装置,置于距离滴管尖部12cm位置处,与地线相连;调节电压为12kV,在灯光照射下可以观察到有射流从滴管尖端喷出,并被接收装置接收,形成纤维毡;纺丝完成后,将接收的纤维毡置于空气中24h,从铝箔上将其取下,置于马弗炉中,在500℃保温4h,自然冷却后,得到TiO2纳米纤维;
步骤4,制备Cu/TiO2复合纤维:从上步得到的TiO2纳米纤维中取40mg,将其分散在浓度为2mmol/L的硝酸铜溶液中,90℃下磁力搅拌5h;然后将该混合溶液置于紫外灯下光照1h后,过滤,将沉淀分别用去离子水和无水乙醇各清洗3次,并将其置于真空干燥箱中在70℃下干燥24h,得到Cu/TiO2复合纤维;
步骤5,制备光阳极:取TiO2纳米粒子、Cu/TiO2复合纤维、多壁碳纳米管,按比例混合均匀,形成TiO2复合浆料,然后采用旋涂法将TiO2复合浆料涂覆在生长有WS2/CuxO纳米片薄膜的W片表面,将W片放入马弗炉中,在150℃下退火2h,反复旋涂几次,使得复合浆料层厚度为15μm,然后将W片放入马弗炉中,350℃煅烧20min、390℃煅烧10min、450℃煅烧1h、470℃煅烧25min,形成TiO2复合薄膜,然后,将W片浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中,乙腈和叔丁醇体积比为1:1,停留24h,取出后晾干,得到所述的光阳极。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1425499A (zh) * | 2001-12-11 | 2003-06-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种担载型贵金属催化剂及其制备方法 |
CN102136372A (zh) * | 2011-01-22 | 2011-07-27 | 上海联孚新能源科技有限公司 | 一种经离子注入处理的染料敏化太阳能电池及其制备方法 |
CN103007938A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-03 | 深圳清华大学研究院 | 一种Cu掺杂改性的TiO2光催化剂及其制备方法 |
CN104321844A (zh) * | 2013-03-22 | 2015-01-28 | 松下电器产业株式会社 | 光电转换元件 |
CN205983104U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-22 | 杭州舒瑞环境科技有限公司 | 一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统 |
CN107138049A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-08 | 山东大学 | 一种Cu/TiO2‑NB纳米多孔陶瓷膜及其制备方法与应用 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1425499A (zh) * | 2001-12-11 | 2003-06-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种担载型贵金属催化剂及其制备方法 |
CN102136372A (zh) * | 2011-01-22 | 2011-07-27 | 上海联孚新能源科技有限公司 | 一种经离子注入处理的染料敏化太阳能电池及其制备方法 |
CN103007938A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-03 | 深圳清华大学研究院 | 一种Cu掺杂改性的TiO2光催化剂及其制备方法 |
CN104321844A (zh) * | 2013-03-22 | 2015-01-28 | 松下电器产业株式会社 | 光电转换元件 |
CN205983104U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-22 | 杭州舒瑞环境科技有限公司 | 一种基于物联网的太阳能热水器智能监控系统 |
CN107138049A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-08 | 山东大学 | 一种Cu/TiO2‑NB纳米多孔陶瓷膜及其制备方法与应用 |
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