[发明专利]一种氮掺杂TiO2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮掺杂TiO_2‑x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，利用碳氮化合物和硫酸氧钛为原料，采用燃烧法制备具有较高光电转换效率的氮掺杂TiO_2‑x纳米颗粒。该方法操作简单，产品结晶度高，尺寸均匀，制备速度快，非常适宜扩大化工业生产。

技术领域

本发明涉及新能源材料技术领域，尤其是氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法。

背景技术

人类社会的发展日新月异，随着科学和技术的不断提升，新产品和新技术也不断涌现，这些新技术给人们的生活提供了便利，更好的促进了社会生产力的发展。

无论是机械还是电子产品的运转都需要能源，随着人们对科技产品的依赖逐渐加深以及传统化石能源的不断消耗，人们对新能源的需求已经迫在眉睫。染料敏化太阳能电池是一种新兴的能源转化方式，通过该方式可以将太阳能直接转化为电能，避免了其他复杂的转化方式对能源的损耗。

纳米二氧化钛是一种理想的染料敏化太阳能电池光阳极材料，先有技术中，实验室开发的纳米二氧化钛已经具有了较理想的光电转化效率，但其制备方法一般较复杂，不适宜扩大化的工业生产，难以达到产业化的需求。

发明内容

为了克服现有技术中高性能二氧化钛光阳极材料制备过程复杂，难以实现扩大化工业生产的缺陷，本发明公开了一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

步骤一，将碳氮化合物和硫酸氧钛按比例混合；

步骤二，将步骤一的混合物置于球磨机中，均匀混合30~60min；

步骤三，将步骤二的混合物置于坩埚中，在保护气体气氛中程序升温至500~700℃，保温30~120min；

步骤四，收集步骤三产物，水洗，烘干，即得到氮掺杂TiO_2-x纳米颗粒。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤一中碳氮化合物为尿素、双氰胺或三聚氰胺中的一种。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述尿素、双氰胺或三聚氰胺的纯度≥99.99%。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤一中硫酸氧钛的纯度≥99.9%，且其杂质中二氧化钛质量分数≥99%。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤一中碳氮化物和硫酸氧钛的质量比为1:0.1~1。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤三中程序升温速度为1~5℃/min。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤三中保护气体为氮气或氩气，且保护气体的纯度≥99.99%。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤三中坩埚为石英坩埚或刚玉坩埚。

上述的一种氮掺杂TiO_2-x染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，所述步骤四中烘干温度为60~80℃。

和现有技术相比，本发明的有益效果是：