[发明专利]掺杂金属的染料敏化TiO2纳晶薄膜光电极的制备方法

权利要求书

1.一种掺杂金属的染料敏化TiO₂纳晶薄膜光电极的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

(1)将钛盐与溶剂混合配制成钛盐溶液，将金属掺杂剂和溶剂混合配制成金属掺杂剂溶液；然后将钛盐溶液与金属掺杂剂溶液混合进行水解反应，其中，混合液中的金属掺杂剂中的金属含量是钛盐质量的0.1％～5％；反应后的混合液放入高压釜中，在温度为150℃～240℃下进行水热反应，反应时间是4小时～24小时；将水热反应结束后的乳浊液进行旋转蒸发，直至得到的掺杂金属的TiO₂胶体中掺杂金属的TiO₂纳晶颗粒的质量百分含量达到12％；

(2)在步骤(1)制得的掺杂金属的TiO₂胶体中，加入是胶体质量1％～50％的具有光散射效应的粒径为25nm的大颗粒TiO₂，配置成含有光散射效应的大颗粒TiO₂和掺杂金属的TiO₂纳晶颗粒的胶体；

(3)将步骤(2)得到的含有光散射效应的粒径为25nm的大颗粒TiO₂和掺杂金属的TiO₂纳晶颗粒的胶体均匀涂敷到清洗干净的导电基底上，制得TiO₂薄膜电极；

(4)将步骤(3)制得的TiO₂薄膜电极用步骤(1)中的钛盐溶液进行提拉浸洗；然后在温度为450℃下进行热处理30分钟，降温至室温后得到TiO₂纳晶薄膜电极；

(5)将步骤(4)得到的TiO₂纳晶薄膜电极在温度为80℃的烘箱中加热1小时，随后将电极浸入浓度为5×10^-4M的4，4’-二羧酸联吡啶钌的乙醇溶液中，取出，用无水乙醇冲洗后晾干，即制得掺杂金属的染料敏化TiO₂纳晶薄膜光电极；

所述的金属掺杂剂选自钒、铌、钽、镧、锡、锌、钌或铑的酯化物或氯化物中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(1)的将钛盐与溶剂混合配制钛盐溶液，其中钛盐与溶剂的体积比为5∶100～50∶100。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：钛盐与溶剂的体积比为10∶100。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(1)混合液中的金属掺杂剂中的金属含量是钛盐质量的1％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(1)是在180℃下进行水热反应。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在步骤(1)制得的掺杂金属的TiO₂胶体中，加入是胶体质量10％的具有光散射效应的粒径为25nm的大颗粒TiO₂。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(3)的涂敷是在清洗干净的导电基底上涂敷一层或多层含有光散射效应的粒径为25nm的大颗粒TiO₂和掺杂金属的TiO₂纳晶颗粒的胶体。

8.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征是：所述的钛盐选自异丙氧醇钛，钛酸四丁酯，钛酸四异丙酯，钛酸四己酯，四氯化钛中的一种。

9.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征是：所述的溶剂选自正丁醇，异丙醇，无水乙醇，水中的一种以上。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的金属掺杂剂是钽酸丁酯和氯化锡的混合物。