[发明专利]一维超长TiO2

权利要求书

1.一维超长TiO₂纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

(1)制备种子层：在透明导电基底表面制备TiO₂种子层；

(2)水热制备TiO₂纳米棒：将步骤(1)制备有TiO₂种子层的透明导电基底置于由去离子水、浓盐酸和四氯化钛组成的纳米棒前驱体生长液中，然后在150℃条件下水热反应10～12h，反应结束后，冷却至室温、取出、洗净、晾干后置于马弗炉中进行退火处理；其中：所述去离子水、浓盐酸和四氯化钛的体积比为30：30：1～5；所述退火处理条件为：退火温度400～600℃，退火时间1～3h；

(3)水热刻蚀：将步骤(2)制备有TiO₂纳米棒的透明导电基底置于由去离子水和浓盐酸组成的刻蚀反应液中，然后在150℃条件下水热反应6～10h，反应结束后，冷却至室温、取出、洗净、晾干后置于马弗炉中进行退火处理，即可获得所述的一维超长TiO₂纳米棒阵列；其中：所述去离子水与浓盐酸的体积比为1：1；所述退火处理条件为：退火温度400～600℃，退火时间1～3h；

步骤(2)中：首先，按配比将去离子水、浓盐酸搅拌均匀后，在保持搅拌的同时逐滴加入四氯化钛，继续搅拌均匀得到纳米棒前驱体生长液，倒入水热反应釜内胆中；然后将N片制备有TiO₂种子层的透明导电基底导电面朝下固定在聚四氟乙烯支架上，再将支架斜靠在所述水热反应釜内胆侧壁，最后密封反应釜后进行水热反应；

步骤(3)中：首先按配比将去离子水、浓盐酸搅拌均匀得到刻蚀反应液；然后将步骤(2)获得的N片制备有TiO₂纳米棒的透明导电基底导电面朝下固定在聚四氟乙烯支架上，再将支架斜靠在所述水热反应釜内胆侧壁，最后密封反应釜后进行水热反应；

步骤(2)和步骤(3)所述退火处理升温速率为10～20℃/min，降温速率为1～10℃/min。

2.根据权利要求1所述的一维超长TiO₂纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述TiO₂种子层采用如下方法制得：

将洁净干燥的透明导电基底置于四氯化钛水溶液，然后在70℃条件下恒温反应0.5～2h，反应结束后，冷却至室温、取出、洗净、晾干后置于马弗炉中进行退火处理，得到TiO₂种子层；其中：所述退火处理条件为：退火温度400～600℃，退火时间1～2h；所述TiO₂种子层溶液为浓度为0.05～0.3mol·L^-1的四氯化钛水溶液。

3.权利要求1～2任一项所述一维超长TiO₂纳米棒阵列的制备方法制备得到的一维超长TiO₂纳米棒阵列。

4.权利要求1～2任一项所述方法制备得到的一维超长TiO₂纳米棒阵列作为光阳极材料在染料敏化太阳能电池中的应用。

5.一种基于TiO₂纳米棒阵列的染料敏化太阳能电池，其特征在于：所述电池由光阳极、单层染料分子、氧化还原电解液和对电极构成，其中：所述光阳极由外到内依次叠加着透明导电基底、TiO₂种子层、TiO₂纳米棒阵列层；所述TiO₂种子层与透明导电基底紧密接触，所述TiO₂纳米棒阵列层生长在所述TiO₂种子层上，所述染料分子吸附于所述的TiO₂纳米棒阵列上；所述光阳极由权利要求1～2任一项所述方法制得。

6.根据权利要求5所述的基于TiO₂纳米棒阵列的染料敏化太阳能电池，其特征在于：所述TiO₂种子层的厚度为5～20nm，所述TiO₂纳米棒阵列层的厚度为1～20μm，所述对电极的厚度为20～60nm。

7.权利要求5所述的基于TiO₂纳米棒阵列的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：将制备有一维超长TiO₂纳米棒阵列的透明导电基底浸入到染料敏化剂中，室温浸泡10～15h后取出，获得敏化光阳极，然后将所述敏化光阳极与对电极按照面对面方式组装，再注入氧化还原电解液，制得所述染料敏化太阳能电池。