CN115029020A - 纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用 - Google Patents

纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115029020A
CN115029020A CN202210817454.2A CN202210817454A CN115029020A CN 115029020 A CN115029020 A CN 115029020A CN 202210817454 A CN202210817454 A CN 202210817454A CN 115029020 A CN115029020 A CN 115029020A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium dioxide
nano titanium
modifier
dispersion
dispersion liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210817454.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115029020B (zh
Inventor
周俊
盛余松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Wan Guang Light Co ltd
Original Assignee
Wuhan Wandu Optical Energy Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Wandu Optical Energy Research Institute Co ltd filed Critical Wuhan Wandu Optical Energy Research Institute Co ltd
Priority to CN202210817454.2A priority Critical patent/CN115029020B/zh
Publication of CN115029020A publication Critical patent/CN115029020A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115029020B publication Critical patent/CN115029020B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36—Compounds of titanium
    • C09C1/3607—Titanium dioxide
    • C09C1/3669—Treatment with low-molecular organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C01G23/08—Drying; Calcining ; After treatment of titanium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36—Compounds of titanium
    • C09C1/3692—Combinations of treatments provided for in groups C09C1/3615 - C09C1/3684
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/08—Treatment with low-molecular-weight non-polymer organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/10—Treatment with macromolecular organic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/151—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明提供一种纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用。本发明的纳米二氧化钛的改性方法，包括如下步骤：取纳米二氧化钛与改性剂，经水热反应，得到改性的纳米二氧化钛。本发明通过与所述改性剂发生水热反应，使纳米二氧化钛的表面接枝有小分子，进而使得纳米二氧化钛颗粒表面产生双电层，或者空间位阻，有效克服纳米二氧化钛颗粒间的团聚现象，从而获得分散性能较好的纳米二氧化钛，其作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层时，电池效率也得到显著提高。

Description

纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用。
背景技术
纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，它在光学、热学、电学、磁学、力学已经化学方面的性质和大尺寸材料相比有显著不同，因而在多个领域中得到广泛的应用。
纳米二氧化钛为白色粉末，以商用的P25纳米二氧化钛为例，其属于混晶型，锐钛矿和晶红石的重量比大约为80/20，平均粒径大约为21nm，密度为4g/cm3且具有50m2/g的比表面积。气相法制备的纳米二氧化钛，具有粒径小、比表面积大、宽禁带、光催化活性强、吸收性能好、吸收紫外能力强、表面活性大、热导性好、耐候性好、耐腐蚀性好等特点，具有较好的稳定性，对环境无毒无害、无二次污染、价格低廉，在多个方面有广阔的应用前景。
纳米材料的性能很大程度上依赖纳米粒子的分散程度，但纳米二氧化钛因其粒径小、比表面积大以及表面能高，在制备过程中或者后期处理过程中由于颗粒间存在范德华力和库仑力，因此，极易发生团聚形成二次颗粒，导致最终应用时失去应有的物性和功能。纳米二氧化钛颗粒本身的强极性和微细化，使得纳米二氧化钛颗粒不易在非极性介质中分散，且在非极性介质中易于团聚，而纳米二氧化钛作为钙钛矿太阳能电池电子传输层，当其发生团聚后，其制备的薄膜电子传输层透光性降低，钙钛矿电池的光电转换效率也显著下降，从而限制了在钙钛矿太阳能电池中的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术中的纳米二氧化钛的分散性不佳、易发生团聚的问题，进而提供一种纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种纳米二氧化钛的改性方法，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛与改性剂，经水热反应，得到改性的纳米二氧化钛；
所述改性剂为氨水、油酸、油胺、硬脂酸、聚乙二醇400、聚乙二醇3000、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
优选地，所述改性剂为油酸与聚乙烯吡咯烷酮的混合物、硬脂酸与聚乙烯吡咯烷酮的混合物、油酸与聚乙二醇3000的混合物、硬脂酸与聚乙二醇3000的混合物中的一种。
优选地，所述改性剂与所述纳米二氧化钛的质量比为(0.01-1):1。
优选地，以水作为水热反应的溶剂。
优选地，所述的纳米二氧化钛的改性方法，具体包括如下步骤：
取纳米二氧化钛与改性剂，在温度80-280℃、压力0.9-1.1Mpa下反应4-24h，得到反应产物；
将所述反应产物离心，并干燥，得到改性的纳米二氧化钛。
本发明还提供一种纳米二氧化钛的分散液，包括所述的纳米二氧化钛的改性方法得到的改性的纳米二氧化钛。
优选地，所述的纳米二氧化钛的分散液，包括如下重量份的成分：
纳米二氧化钛 1份；
分散剂 0.5-1.5份；
溶剂 10-40份；
其中，所述分散剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种；
所述分散介质溶剂为水、乙醇、丁醇、松油醇中一种或多种。
本发明还提供一种所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛、分散剂、溶剂，混合均匀，即得到纳米二氧化钛的分散液。
优选地，通过超声、球磨、砂磨或者均质中的一种或多种分散方式使所述纳米二氧化钛、分散剂、溶剂混合均匀。
优选地，所述超声的分散功率为20-40kHz，分散时间为10-30min；
任选地，所述球磨采用的研磨介质为氧化锆珠，氧化锆珠的粒径20-200nm；
任选地，所述球磨的转速为200-600r/min，时间为1-48h；
任选地，所述砂磨采用的研磨介质为氧化锆珠，氧化锆珠的粒径20-200nm；
任选地，所述砂磨的转速为200-3000r/min，时间为1-48h；
任选地，所述均质采用均质机；均质机的均质压力为500-3000bar，次数为5-30次。
本发明还提供一种所述的纳米二氧化钛的分散液在制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层领域的应用。
优选地，所述介孔电子传输层的厚度为0.2-2um。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
(1)本发明的纳米二氧化钛的改性方法，包括如下步骤：取纳米二氧化钛与改性剂，经水热反应，得到改性的纳米二氧化钛；通过与所述改性剂发生水热反应，使纳米二氧化钛的表面接枝有小分子，进而使得纳米二氧化钛颗粒表面产生双电层，或者空间位阻，有效克服纳米二氧化钛颗粒间的团聚现象，从而获得分散性能较好的纳米二氧化钛，其作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层时，电池效率也得到显著提高。
所述改性剂为氨水、油酸、油胺、硬脂酸中的一种或多种，通过水热反应将-OH-、-NH4 +、油酸分子、油胺分子、硬脂酸分子接枝到纳米二氧化钛的表面，形成双电层或者空间位阻。其中，当改性剂为油酸与聚乙烯吡咯烷酮的混合物、或者硬脂酸与聚乙烯吡咯烷酮的混合物、或者油酸与聚乙二醇3000的混合物、或者硬脂酸与聚乙二醇3000的混合物时，小分子酸的羧基接枝到纳米二氧化钛的表面，与纳米二氧化钛表面的羟基在高温高压下形成酯键，形成的改性纳米二氧化钛，从而减少易造成团聚的羟基的数量，同时，由于聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇3000的存在，一方面，其分子量大小适中，具有良好的醇溶性，另一方面，其可以在不影响电池效率的情况下，在体系中形成空间位阻效应，使纳米二氧化钛颗粒保持良好的分散性。
(2)本发明的纳米二氧化钛的改性方法及纳米二氧化钛分散液的制备方法，制备过程安全、廉价且无毒，可工业化放大生产。
附图说明
图1是本发明实施例4中得到的介孔电子传输层的视图；
图2是本发明对比例1中得到的介孔电子传输层的视图；
图3是本发明实施例4中得到的介孔电子传输层的光电转换效率测试图；
图4是本发明对比例1中得到的介孔电子传输层的光电转换效率测试图。
具体实施方式
本发明各实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品，不同厂家、型号的原料并不影响本发明技术方案的实施及技术效果的实现。
实施例1
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法，包括如下步骤：
(1)取纳米二氧化钛与改性剂，以水作为水热反应的溶剂，置于PPL反应釜中，在温度80℃、压力0.9Mpa下反应24h，得到反应产物；其中，所述改性剂为1g的油胺；所述改性剂与所述纳米二氧化钛的质量比为1:1；所述水为10g。
(2)将步骤(1)中所述反应产物离心，并干燥，得到改性的纳米二氧化钛。
本实施例中，所述纳米二氧化钛为粉状的商用P25纳米二氧化钛，本领域技术人员也可根据实际情况购买或选择其他市售的纳米二氧化钛。
本实施例还提供一种纳米二氧化钛的分散液，以上述方法得到的改性的纳米二氧化钛为原料，具体包括如下重量份的成分：
纳米二氧化钛 1份；
分散剂 0.5份；
溶剂 10份；
其中，所述分散剂为乙基纤维素；所述溶剂为水。
本实施例中，所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛、分散剂、溶剂，通过超声的分散方式使所述纳米二氧化钛、分散剂、溶剂混合均匀，即得到纳米二氧化钛的分散液。
作为本实施例优选的实现方式，所述超声的分散功率为20kHz，分散时间为30min。
作为本实施例可替换的实现方式，所述超声的分散功率还可选择20-40kHz范围内的任意值，分散时间可选择10-30min范围内的任意值。
本实施例制得的纳米二氧化钛的分散液可用于制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层，制备方法如下：
将所述纳米二氧化钛的分散液采用丝网印刷中的方式涂覆于FTO导电玻璃上，在80℃下烘烤6h，形成厚度为2um的薄膜即为钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
实施例2
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法，包括如下步骤：
(1)取纳米二氧化钛与改性剂，以水作为水热反应的溶剂，置于PPL反应釜中，在温度280℃、压力1.1Mpa下反应4h，得到反应产物；其中，所述改性剂为1g的硬脂酸；所述改性剂与所述纳米二氧化钛的质量比为0.01:1；所述水为50g。
(2)将步骤(1)中所述反应产物离心，并干燥，得到改性的纳米二氧化钛。
本实施例中，所述纳米二氧化钛为粉状的商用P25纳米二氧化钛，本领域技术人员也可根据实际情况购买或选择其他市售的纳米二氧化钛。
本实施例还提供一种纳米二氧化钛的分散液，以上述方法得到的改性的纳米二氧化钛为原料，具体包括如下重量份的成分：
纳米二氧化钛 1份；
分散剂 1.5份；
溶剂 25份；
其中，所述分散剂为羟乙基纤维素；所述溶剂为乙醇与丁醇按照1:1的重量比混合而成。
本实施例中，所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛、分散剂、溶剂，通过球磨的分散方式使所述纳米二氧化钛、分散剂、溶剂混合均匀，即得到纳米二氧化钛的分散液。
作为本实施例优选的实现方式，所述球磨采用的研磨介质为氧化锆珠，氧化锆珠的粒径200nm；所述球磨的转速为600r/min，时间为1h。
作为本实施例可替换的实现方式，所述氧化锆珠的粒径还可替换为20-200nm范围内的任意值，所述球磨的转速可替换为200-600r/min范围内的任意值，时间可替换为1-48h范围内的任意值。
本实施例制得的纳米二氧化钛的分散液可用于制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层，制备方法如下：
将所述纳米二氧化钛的分散液采用旋涂的方式涂覆于ITO导电玻璃上，在800℃下烘烤3.5h，形成厚度为0.2um的薄膜即为钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
实施例3
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法，包括如下步骤：
(1)取纳米二氧化钛与改性剂，以水作为水热反应的溶剂，置于PPL反应釜中，在温度180℃、压力1.0Mpa下反应14h，得到反应产物；其中，所述改性剂为2g，由氨水与聚乙二醇400按照1:1的重量比混合而成；所述改性剂与所述纳米二氧化钛的质量比为0.5:1；所述水为30g。
(2)将步骤(1)中所述反应产物离心，并干燥，得到改性的纳米二氧化钛。
本实施例中，所述纳米二氧化钛为粉状的商用P25纳米二氧化钛，本领域技术人员也可根据实际情况购买或选择其他市售的纳米二氧化钛。
本实施例还提供一种纳米二氧化钛的分散液，以上述方法得到的改性的纳米二氧化钛为原料，具体包括如下重量份的成分：
纳米二氧化钛 1份；
分散剂 1份；
溶剂 40份；
其中，所述分散剂为乙基纤维素与羟乙基纤维素按1:1的重量比混合而成；所述溶剂为松油醇。
本实施例中，所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛、分散剂、溶剂，通过砂磨的分散方式使所述纳米二氧化钛、分散剂、溶剂混合均匀，即得到纳米二氧化钛的分散液。
作为本实施例优选的实现方式，所述砂磨采用的研磨介质为氧化锆珠，氧化锆珠的粒径100nm；所述砂磨的转速为3000r/mi n，时间为24h；
作为本实施例可替换的实现方式，氧化锆珠的粒径还可以替换为20-200nm范围内的任意值；所述砂磨的转速可替换为200-3000r/mi n范围内的任意值，时间可替换为1-48h范围内的任意值。
本实施例制得的纳米二氧化钛的分散液可用于制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层，制备方法如下：
将所述纳米二氧化钛的分散液采用刮涂的方式涂覆于FTO导电玻璃上，在440℃下烘烤1h，形成厚度为1um的薄膜即为钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
实施例4
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法，包括如下步骤：
(1)取纳米二氧化钛与改性剂，以水作为水热反应的溶剂，置于PPL反应釜中，在温度200℃、压力1.0Mpa下反应12h，得到反应产物；其中，所述改性剂为2g，由油酸与聚乙烯吡咯烷酮按照1:1的重量比混合而成；所述改性剂与所述纳米二氧化钛的质量比为0.8:1；所述水为30g。
(2)将步骤(1)中所述反应产物离心，并干燥，得到改性的纳米二氧化钛。
本实施例中，所述纳米二氧化钛为粉状的商用P25纳米二氧化钛，本领域技术人员也可根据实际情况购买或选择其他市售的纳米二氧化钛。
本实施例还提供一种纳米二氧化钛的分散液，以上述方法得到的改性的纳米二氧化钛为原料，具体包括如下重量份的成分：
纳米二氧化钛 1份；
分散剂 1份；
溶剂 25份；
其中，所述分散剂为羟乙基纤维素；所述溶剂为松油醇。
本实施例中，所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛、分散剂、溶剂，通过均质的分散方式使所述纳米二氧化钛、分散剂、溶剂混合均匀，即得到纳米二氧化钛的分散液。
作为本实施例优选的实现方式，所述均质采用均质机；均质机的均质压力为1600bar，次数为5次。
作为本实施例可替换的实现方式，均质机的均质压力还可替换为500-3000bar范围内的任意值，次数可替换为5-30次范围内的任意值。
本实施例制得的纳米二氧化钛的分散液可用于制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层，制备方法如下：
将所述纳米二氧化钛的分散液采用狭缝涂布的方式涂覆于FTO导电玻璃上，在400℃下烘烤3h，形成厚度为1um的薄膜即为钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
实施例5
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法与实施例4完全相同，区别仅在于：所述改性剂为硬脂酸与聚乙烯吡咯烷酮按照1:1的重量比混合而成。
本对比例采用与实施例4相同的方法制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
实施例6
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法与实施例4完全相同，区别仅在于：所述改性剂为油酸与聚乙二醇3000按照1:1的重量比混合而成。
本对比例采用与实施例4相同的方法制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
实施例7
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法与实施例4完全相同，区别仅在于：所述改性剂为硬脂酸与聚乙二醇3000按照1:1的重量比混合而成。
本对比例采用与实施例4相同的方法制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
实施例8
本实施例的纳米二氧化钛的改性方法与实施例4完全相同，区别仅在于：所述改性剂为硬脂酸与聚乙二醇400按照1:1的重量比混合而成。
本对比例采用与实施例4相同的方法制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
对比例1
本对比例的纳米二氧化钛的分散液与实施例4完全相同，区别仅在于：采用未经改性的商用P25纳米二氧化钛。
本对比例采用与实施例4相同的方法制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层。
效果对比例
为验证本发明所述的纳米二氧化钛的改性方法的技术效果，进行以下试验：
取实施例1-8、对比例1中得到的钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层，采用光透过率测试仪及太阳光模拟器，测试样品刷膜后光的透过率，得到透光度，并计算光电转换效率。
经实验，如图1所示，为实施例4中得到的介孔电子传输层；如图2所示，为对比例1中得到的介孔电子传输层；如图3所示，为实施例4中的介孔电子传输层的光电转换效率测试图；如图4所示，为对比例1中的介孔电子传输层的光电转换效率测试图。
具体实验结果如下：
序号 透光度 光电转换效率(％)
实施例1 53 16.01
实施例2 62 16.35
实施例3 66 16.37
实施例4 85 17.14
实施例5 80 16.81
实施例6 83 17.06
实施例7 76 16.62
实施例8 69 16.53
对比例1 35 15.48
由上述结果可知，通过对比例1与实施例1-8中的对比可知，本发明的纳米二氧化钛的改性方法对于纳米二氧化钛分散性的改善具有显著效果，其作为钙钛矿太阳能电池的电子传输层时，电池效率也得到显著提高。尤其是，实施例4-7中的纳米二氧化钛得到的介孔电子传输层，透光度与光电转换效率尤为突出。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种纳米二氧化钛的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛与改性剂，经水热反应，得到改性的纳米二氧化钛；
所述改性剂为氨水、油酸、油胺、硬脂酸、聚乙二醇400、聚乙二醇3000、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛的改性方法，其特征在于，所述改性剂与所述纳米二氧化钛的质量比为(0.01-1):1。
3.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛的改性方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
取纳米二氧化钛与改性剂，在温度80-280℃、压力0.9-1.1Mpa下反应4-24h，得到反应产物；
将所述反应产物离心，并干燥，得到改性的纳米二氧化钛。
4.一种纳米二氧化钛的分散液，其特征在于，包括权利要求1-3中任意一项所述的纳米二氧化钛的改性方法得到的改性的纳米二氧化钛。
5.根据权利要求4所述的纳米二氧化钛的分散液，其特征在于，包括如下重量份的成分：
纳米二氧化钛 1份；
分散剂 0.5-1.5份；
溶剂 10-40份；
其中，所述分散剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种；
所述溶剂为水、乙醇、丁醇、松油醇中一种或多种。
6.一种权利要求4或5中所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
取纳米二氧化钛、分散剂、溶剂，混合均匀，即得到纳米二氧化钛的分散液。
7.根据权利要求6所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，其特征在于，通过超声、球磨、砂磨或者均质中的一种或多种分散方式使所述纳米二氧化钛、分散剂、溶剂混合均匀。
8.根据权利要求7所述的纳米二氧化钛的分散液的制备方法，其特征在于，所述超声的分散功率为20-40kHz，分散时间为10-30min；
任选地，所述球磨采用的研磨介质为氧化锆珠，氧化锆珠的粒径20-200nm；
任选地，所述球磨的转速为200-600r/min，时间为1-48h；
任选地，所述砂磨采用的研磨介质为氧化锆珠，氧化锆珠的粒径20-200nm；
任选地，所述砂磨的转速为200-3000r/min，时间为1-48h；
任选地，所述均质采用均质机；均质机的均质压力为500-3000bar，次数为5-30次。
9.权利要求4或5中所述的纳米二氧化钛的分散液在制备钙钛矿太阳能电池的介孔电子传输层领域的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述介孔电子传输层的厚度为0.2-2um。
CN202210817454.2A 2022-07-12 2022-07-12 纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用 Active CN115029020B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210817454.2A CN115029020B (zh) 2022-07-12 2022-07-12 纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210817454.2A CN115029020B (zh) 2022-07-12 2022-07-12 纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115029020A true CN115029020A (zh) 2022-09-09
CN115029020B CN115029020B (zh) 2023-11-14

Family

ID=83127978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210817454.2A Active CN115029020B (zh) 2022-07-12 2022-07-12 纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115029020B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116082861A (zh) * 2022-10-25 2023-05-09 安徽新涛光电科技有限公司 一种纳米二氧化钛粉体分散液及其制备方法
CN117320463A (zh) * 2023-11-27 2023-12-29 华电电力科学研究院有限公司 一种介孔钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007070136A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Kyoto Univ チタニアナノロッドとその製造方法、及びこのチタニアナノロッドを用いた色素増感太陽電池
CN103896330A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 中国科学院上海硅酸盐研究所 改性二氧化钛、其制备方法和用其形成的太阳能电池
KR20170003818A (ko) * 2015-06-30 2017-01-10 인하대학교 산학협력단 중형기공 아나타제 구형 티타늄 다이옥사이드 광촉매의 제조방법
CN110835119A (zh) * 2019-12-12 2020-02-25 上海大学(浙江·嘉兴)新兴产业研究院 一种改性纳米二氧化钛及其制备方法
CN111607446A (zh) * 2020-06-30 2020-09-01 国网河南省电力公司新野县供电公司 一种高绝缘高稳定改性变压器油
CN113184902A (zh) * 2021-05-20 2021-07-30 黑龙江省公路建设中心 一种纳米二氧化钛疏水改性的方法
CN114231055A (zh) * 2021-12-31 2022-03-25 广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院 改性纳米二氧化钛材料及其制备方法与应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007070136A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Kyoto Univ チタニアナノロッドとその製造方法、及びこのチタニアナノロッドを用いた色素増感太陽電池
CN103896330A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 中国科学院上海硅酸盐研究所 改性二氧化钛、其制备方法和用其形成的太阳能电池
KR20170003818A (ko) * 2015-06-30 2017-01-10 인하대학교 산학협력단 중형기공 아나타제 구형 티타늄 다이옥사이드 광촉매의 제조방법
CN110835119A (zh) * 2019-12-12 2020-02-25 上海大学(浙江·嘉兴)新兴产业研究院 一种改性纳米二氧化钛及其制备方法
CN111607446A (zh) * 2020-06-30 2020-09-01 国网河南省电力公司新野县供电公司 一种高绝缘高稳定改性变压器油
CN113184902A (zh) * 2021-05-20 2021-07-30 黑龙江省公路建设中心 一种纳米二氧化钛疏水改性的方法
CN114231055A (zh) * 2021-12-31 2022-03-25 广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院 改性纳米二氧化钛材料及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
董永春 主编: "《静电喷雾法制备太阳能电池》", 贵州出版集团 贵州科技出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116082861A (zh) * 2022-10-25 2023-05-09 安徽新涛光电科技有限公司 一种纳米二氧化钛粉体分散液及其制备方法
CN117320463A (zh) * 2023-11-27 2023-12-29 华电电力科学研究院有限公司 一种介孔钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115029020B (zh) 2023-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115029020B (zh) 纳米二氧化钛的改性方法、分散液及其制备方法与应用
EP2072466B1 (en) Core-shell-type cerium oxide microparticle, dispersion solution comprising the microparticle, and process for production of the microparticle or dispersion solution
CN108585048B (zh) 一种具有近红外屏蔽性能的铯掺杂钨青铜纳米粉体的制备方法
Zhang et al. Immobilization laccase on heterophase TiO2 microsphere as a photo-enzyme integrated catalyst for emerging contaminants degradation under visible light
CN108786812A (zh) 一种兼具吸附和催化作用的多孔碳/纳米双金属氧化物复合光催化材料及其制备方法
CN111701599B (zh) 蒙脱土/TiO2@MoS2复合催化剂的制备方法及其所得产品和应用
CN102145280A (zh) 稻壳活性炭/二氧化硅/二氧化钛复合材料的制备方法
Liu et al. Improved photocatalytic activity of MWCNT/BiOBr composite synthesized via interfacial covalent bonding linkage
Fang et al. Preparation and photocatalytic degradation activity of TiO 2/rGO/polymer composites
CN108821335B (zh) 一种高分散纳米二氧化钛的制备方法
JP6245832B2 (ja) チタニアナノ粒子及びチタニア分散液の製造方法
EP3279138A1 (en) Carbon film and method for producing same
CN110104989A (zh) 用于提高太阳能电池板透射性的涂布液及其制备和应用
WO2022007756A1 (zh) 二氧化钛材料及其制备方法、分散性提升方法、应用
WO2022007763A1 (zh) 一种二氧化钛材料的制备方法
Anjum et al. Photocatalytic degradation of reactive violet 1 by polyorthotoluidine/titanium dioxide nanocomposite
CN108359361A (zh) 山梨酸/纳米粒子改性水性醇酸树脂及制备方法与应用
CN111377477A (zh) 一种纳米二氧化钛的制备方法
CN102531053B (zh) 一种纳米氧化锆颗粒与其水溶胶的制备方法
EP4299521A1 (en) Dispersion of exfoliated particles of layered polysilicate compound, and method for producing same
CN116063865A (zh) 一种自清洁抗静电隔热功能性填料及其制备方法与应用
CN108864917A (zh) 一种纳米二氧化钛的水性单组份汽车漆及其制备方法
CN106540678A (zh) 三氧化二钒纳米颗粒及制备方法
Habibi et al. Sol–gel preparation, structural, thermal and spectroscopic analyses, and opto-electronic and photocatalytic activities of normal spinel nickel cobaltite nano-powder for photo-degradation of Reactive Red RB
CN108325511B (zh) 一种纳米亚稳态/锐钛矿混晶氧化钛水溶胶的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240709

Address after: Building B409-20, 4th Floor, Building 1, Optoelectronic Innovation Park, No.1 Hanyang Road, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, China (Free Trade Zone Wuhan Area)

Patentee after: Hubei Wan Guang Light Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: South area of main factory building 2, No. 4, Guandong Science and Technology Industrial Park, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province 430000

Patentee before: Wuhan Wandu Optical Energy Research Institute Co.,Ltd.

Country or region before: China

TR01 Transfer of patent right