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水热法制备TiO_2/石墨烯复合物及其在染料敏化太阳能电池中的应用

胡希  黄可龙  庄树新  刘素琴  陈漾  
【摘要】:采用改性的Hummers方法制备氧化性石墨,1000℃高温下煅烧5min并以水合肼为还原剂还原氧化性石墨得到石墨烯(G);以钛酸丁酯为钛源,水热法在酸性条件下合成了不同石墨烯含量的G/TiO_2复合物。AFM测试发现所得到的石墨烯厚度为5nm左右。通过XRD、SEM对复合物粉体的晶型,形貌等进行了分析。结果表明:所制备粉体均为以锐钛矿为主(如图1所示),掺有少量板钛矿的TiO_2粉末;晶粒度分布在7~10nm范围,EDX进一步证明了C,Ti和O元素的存在。采用Doctor-blade法制备TiO_2/G复合物薄膜,以该薄膜作为光阳极组装成太阳能电池。通过光电转换性能测试对复合物薄膜中石墨烯含量进行优化,研究发现0.01%(质量分数)TiO_2/G复合物具有最高的光电转换效率(如图2所示),效率最大提高了约25%。此外,应用电化学阻抗谱、开路电压衰减测试具体分析了石墨烯对于光电转换效率影响的原因,发现石墨烯对电子在薄膜中传输和电子复合有较大影响。

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