二氧化钛电池实验报告
纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试汇编
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学教育年级、班级课程名称综合化学实验课件密码实验类型□验证□设计□综合实验时间 2016 年 4 月 19 日实验指导老师老师实验评分纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试一、前言1.实验目的(1)了解纳米二氧化钛染料敏化太阳能电池的组成、工作原理及性能特点；(2)掌握实合成纳米二氧化钛溶胶、组装成电池的方法与原理；(3)学会评价电池性能的方法。
2.实验意义随着地球上矿物能源日趋枯竭及环境问题的出现，人们不断寻求新能源。
太阳能作为一种可再生能源，具有其它能源所不可比拟的优点) 它取之不尽，用之不竭，而且分布广泛，价格低廉，使用安全，不会对环境构成任何污染) 将太阳能转换为电能是利用太阳能的一种重要形式) 在过去的十几年中，利用半导体光电化学电池替代常规固态光伏半导体太阳能电池来完成太阳能转换的潜在经济价值日益显现) 在众多的半导体材料中，TiO2以其独有的低廉、稳定的特点得到广泛的应用)辐射到地球表面的太阳光中，紫外光占4%，可见光占43%，N型半导体TiO2的带隙为3.2eV，吸收位于紫外区，对可见光的吸收较弱，为了增加对太阳光的利用率，人们把染料吸附在TiO2表面，借助染料对可见光的敏感效应，增加了整个染料敏化太阳能电池对太阳光的吸收率，由此构造了染料敏化太阳能电池-DSSC（dye-sensitized solar cell）电池。
3.文献综述与总结我国在染料敏化纳TiO2太阳能电池的研究中也取得了不少阶段性的成果。
2004年10月中国科学院等离子体物理研究所承担的大面积染料敏化纳米TIO:薄膜太阳电池研究项目取得了重大的突破性进展，建成了500W规模的小型示范电站，光电转化效率可以达到5%[1]。
2005年，孟庆波与陈立泉等合作，合成了一种新型的具有单碘离子输运特性的有机合成化合物固态电解质，研制的固态复合电解质纳米晶染料敏化太阳电池的光电转化效率达到了5.48%。
二氧化钛纳米棒薄膜材料及其太阳电池的溶胶——凝胶制备与光催化活性的研究的开题报告
二氧化钛纳米棒薄膜材料及其太阳电池的溶胶——凝胶制备与光催化活性的研究的开题报告开题报告1. 研究背景及意义二氧化钛（TiO2）材料因其良好的光催化性能在太阳电池、环境清洁等领域受到广泛关注。
然而，传统的TiO2纳米粒子在纯化过程中易出现团聚现象，从而限制其光催化性能的提升。
为此，纳米棒（NRs）是一种具有良好分散性和光催化活性的新型TiO2纳米材料。
但NRs的合成方法复杂，成本较高，制备纯度和分散性较难控制，因此有必要探究一种可大规模制备且保持高分散性的NRs材料的制备方法。
2. 研究内容及方法本研究将通过溶胶-凝胶法制备TiO2 NR薄膜，并研究其光催化性能。
具体内容包括：（1）以光刻技术制备TiO2 NR芯片；（2）将TiO2 NR芯片浸泡于TiO2胶体中；（3）将浸泡后的TiO2 NR芯片进行高温热处理；（4）采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）等测试方法对制备的TiO2 NR薄膜进行表征；（5）测试TiO2 NR薄膜的光催化性能。
3. 研究意义通过本研究，可以探究一种可大规模制备且保持高分散性的TiO2 NRs材料的制备方法，并研究其光催化性能，为提高TiO2材料的应用效率开拓新途径，具有重要的科学意义和实际应用价值。
4. 预期结果预计通过本研究制备出具有高纯度和高分散的TiO2 NR薄膜，并获得其光催化活性的实验数据。
同时，还将得到制备TiO2 NR薄膜的溶胶-凝胶方法，为制备其它高分散二氧化钛纳米材料提供参考价值。
5. 计划进度1月-2月：文献调研和框架设计；3月-4月：制备TiO2 NR芯片；5月-6月：将TiO2 NR芯片浸泡于TiO2胶体中；7月-8月：将浸泡后的TiO2 NR芯片进行高温热处理；9月-10月：进行SEM、TEM和XRD等测试；11月-12月：测试TiO2 NR薄膜的光催化性能，并分析数据。
6. 参考文献[1] Wang Z, Qin Y, Liao S, et al. Sol–gel synthesis and characterization of vertically aligned single-crystalline TiO2 nanorod arrays on transparent conductive substrates[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2(30): 11914-11920.[2] Li L, Li W, Zou X, et al. Preparing TiO2 nanorod arrays by a simple sol–gel route[C]//Proceedings of SPIE 9233, International Symposium on Photonics and Optoelectronics 2014. International Society for Optics and Photonics, 2014: 92331Y.[3] Gao Z, Liu J, Wang Y, et al. The enhanced photocatalysis of anatase-rutile TiO2 nanocrystallites with a novel mesocrystalline structure[J]. Chemical Communications, 2004(4): 508-509.。
二氧化钛复合钠离子电池负极材料的合成及其电化学性能研究
摘要能源存储是新世纪人类面临可持续发展急需解决的一大难题。
在过去的二十年里，可充电二次电池已经取得了巨大的成功。
锂离子电池由于其在能量储存和转化的清洁高效以及稳定性这些方面优势，已经大规模商业化，给人类生产生活带来极大便捷。
由于锂资源有限，作为替代品，与锂同属一族的钠引起了研究人员的注意。
钠和锂具有相似的化学和电化学性能，并且其在地壳上广泛分布，成本低廉，让钠离子电池获得了巨大商业应用潜力。
然而，由于锂和钠在化学和电化学性能上的差异，导致一些应用在锂离子电池的电极材料不可直接应用在钠离子电池。
本文以二氧化钛为基础，设计合成了两种应用于钠离子电池的负极材料，并且研究了电化学性能。
具体如下：（1）CoSe2是钠离子电池极具潜力的负极材料，具有较高的钠存储容量。
然而，在可逆的脱嵌钠过程中，结构的破坏和不稳定的界面导致了容量的快速衰减。
在这项工作中，我们采用金属-有机框架辅助策略，开发了一种基于CoSe2纳米颗粒嵌入氮掺杂碳基体，表面包覆TiO2保护层(CoSe2@NC@TiO2)的纳米复合结构。
小尺寸的CoSe2纳米颗粒和氮掺杂的碳基体促进了电荷的输运，抑制了结构的破坏，而具有氧化还原活性的TiO2包覆层在不降低容量的情况下进一步增强了结构和界面的稳定性。
制备的CoSe2@NC@TiO2纳米复合颗粒在0.1 A g-1的电流密度下，具有520 mAh g-1的可逆钠存储容量，200个循环后的容量保持率为78%。
（2）钠离子电池负极材料的离子电导率差、实用容量低是不可避免的挑战。
在这项工作中，我们展示了一种新型的复合材料，该材料是将初级TiO2纳米颗粒组装成三维多孔亚微米球，在其内部介孔中通过物理气相沉积的方法填充红磷(P-TiO2)，而在TiO2与红磷的异质界面上形成了一薄层磷酸盐，该复合材料具有两个优点: 提供了可逆的钠储存位点；提高Na+离子的扩散速率。
由于P-TiO2电极具有上述优点，电流密度为0.05 A g-1时，其可逆体积比容量为400 mAh cm-3，是普通商用硬碳的2倍，是纯TiO2的2倍。
先进锂离子电池材料合成与测试实验报告
先进锂离子电池材料合成与测试实验报告一、实践目的1、了解并掌握锂离子电池负极材料TiO2的制备及检测方法；2、掌握水热法合成材料的特点和操作方法，并对半纽扣电池的制备流程有初步的认识和实践；3、学习掌握各种仪器的操作及文献资料的调研查阅。
二、实验背景1、溶剂热法的原理及特点溶剂热法是以有机溶剂为反应介质，然后通过反应釜创造一个密闭、高压的反应环境使难溶或者不溶的物质溶解并且重结晶的一种液相反应法。
该方法是水热法的发展，它与水热法的不同之处在于所使用的溶剂为有机溶剂而不是水。
在溶剂热反应中，通过把一种或几种前驱体溶解在非水溶剂，在液相或超临界条件下，反应物分散在溶液中并且变得比较活泼，反应发生，产物缓慢生成。
该过程相对简单而且易于控制，并且在密闭体系中可以有效的防止有毒物质的挥发和制备对空气敏感的前驱体。
物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制，而且产物的分散性较好。
在溶剂热条件下，溶剂的性质（密度、粘度、分散作用）相互影响，变化很大，且其性质与通常条件下相差很大，相应的反应物（通常是固体）的溶解、分散性及化学反应活性大大的提高或增强。
这就使得反应能够在较低的温度下发生。
2、TiO2的研究背景二氧化钛是多结晶型结构，自然界中有锐钛矿、金红石和板钛矿三种结构，前面两种都是四方晶系，后者为斜方晶系，板钛矿和锐钛矿可以在700T以上转化为金红石结构，金红石结构是一种热力学稳定相，然而锐钛矿具有较小的表面能，使得纳米量级的锐钛矿结构的TiO2稳定性更高。
图LTiO2的晶型结构（a）金红石结构（b）锐钛矿结构（c）板钛矿结构由于二氧化钛具有开放的晶体结构和钛离子灵活的电子结构，因此可以接受外来电子，并为外来阳离子提供空位，为了保持电中性，电子会伴随着锂离子共同嵌入二氧化钛的晶体结构中。
TiO2中嵌锂反应表达式：xLi++TiO2+xe-=Li x TiO2.随着锂离子的嵌入，TiO2从四方结构的贫锂相转化为正交结构的富锂相，理论容量可以达到330mAh/g,然而实际容量是理论容量的1/2,当嵌锂系数大于0.5后，TiO2结构中的额Li・Li存在相互作用，阻碍了锂离子的进一步嵌入。
纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能的测试实验报告汇编
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学(师范) 班级12化教五班课程名称化学综合实验实验项目纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试实验类型□验证□设计□综合实验时间2016 年 4 月21 日实验指导老师李红老师实验评分纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试一、前言1．实验目的(1)了解纳米二氧化钛染料敏化太阳能电池的组成、工作原理及性能特点。
(2)掌握实合成纳米二氧化钛溶胶、组装成电池的方法与原理。
(3)学会评价电池性能的方法。
2．实验意义能源问题是制约目前世界经济发展的首要问题，太阳能作为一种取之不尽用之不竭无污染洁净的天然绿色能源而成为最有希望的能源之一。
目前研究和应用最广泛的太阳能电池主要是硅系太阳能电池。
但硅系电池原料成本高、生产工艺复杂、效率提高潜力有限（其光电转换效率的理论极限值为30%），限制了其民用化，急需开发低成本的太阳能电池。
1991 年，Gratzal等[1]将纳米多孔TiO2薄膜应用于一种新型的,基于光电化学过程的太阳电池-染料敏化纳米薄膜电池中，光电转换效率达到7.1%-7.9%，引起了世人的广泛关注。
随后，该小组[2]开发了光电能量转换效率达10-11%的DSSC，其光电流密度大于12 mA/cm2，。
目前，染料敏化纳米二氧化钛太阳能电池的光电转换效率已达到了11.18%。
染料敏化纳米二氧化钛太阳能电池在世界范围内已经成为了研究的热点。
DSSC与传统的太阳电池相比有以下一些优势：(1) 寿命长：使用寿命可达15-20年；(2) 结构简单、易于制造，生产工艺简单，易于大规模工业化生产；(3) 制备电池耗能较少，能源回收周期短；(4) 生产成本较低，仅为硅太阳能电池的1/5～1/10，预计每蜂瓦的电池的成本在10元以内。
(5) 生产过程中无毒无污染；3．文献综述与总结蓝鼎等[3]采用溶胶2凝胶、浆体涂敷、磁控溅射等方法制备了二氧化钛单层以及多层膜。
结果表明：以磁控溅射薄膜为基底制备的复合膜太阳电池性能一般优于溶胶-凝胶薄膜为基底制备的复合膜太阳电池性能，利用单层纳米粉可以实现效率较高的太阳电池。
二氧化钛专项检测报告
二氧化钛专项检测报告背景二氧化钛是一种重要的功能性材料，广泛应用于太阳能电池、光催化、防紫外线涂料等领域。
为了确保二氧化钛产品的质量和安全性，进行专项检测是必要的。
本报告对二氧化钛样品进行了全面的分析和测试，并给出了相关结果和建议。
分析样品准备首先，我们收集了一批来自不同生产商的二氧化钛样品。
这些样品经过粉碎和混合处理，确保取样的均匀性。
然后，我们根据标准方法制备了一系列参考样品，用于校准仪器和验证测试结果。
物理性质测试我们对样品进行了物理性质测试，包括密度、晶体结构、形貌等方面。
通过X射线衍射仪（XRD）分析，确定了样品中主要晶相为金红石型二氧化钛，并计算出晶格参数。
扫描电子显微镜（SEM）观察显示样品呈现出均匀的颗粒形貌，并测量了平均粒径。
此外，通过比表面积仪（BET）测定了样品的比表面积，以评估其吸附性能。
化学成分分析我们使用能谱仪对样品进行了化学成分分析。
结果显示，样品中主要含有二氧化钛，并且检测到了微量的杂质元素。
我们进一步使用原子吸收光谱仪（AAS）对样品中的杂质元素进行了定量分析。
根据结果，我们发现某些样品中存在超过标准限值的杂质含量，这可能会影响二氧化钛产品的质量和性能。
光催化活性测试为了评估样品的光催化活性，我们进行了罗丹明B（RhB）降解实验。
实验结果显示，部分样品具有较高的光催化活性，可以有效地降解罗丹明B。
然而，另一些样品的光催化活性较低，需要进一步改进。
结果根据我们的测试和分析，得出以下结论： 1. 样品中主要晶相为金红石型二氧化钛。
2. 样品具有均匀的颗粒形貌和合适的平均粒径。
3. 样品具有较高的比表面积，表明其良好的吸附性能。
4. 样品中存在微量的杂质元素，其中某些样品超过了标准限值。
5. 样品中的光催化活性差异较大，部分样品具有较高的活性，而另一些样品需要改进。
建议基于我们的测试结果，我们提出以下建议： 1. 生产商应加强对原材料的筛选和控制，以减少杂质元素的含量。
二氧化钛聚苯胺光伏电池的研究的开题报告
二氧化钛聚苯胺光伏电池的研究的开题报告题目：二氧化钛聚苯胺光伏电池的研究一、选题背景与意义随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严峻，太阳能作为一种无污染、可再生的能源，受到了越来越广泛的重视。
太阳能电池作为太阳能的重要转化工具之一，已经成为当今最热门的研究领域之一。
而二氧化钛聚苯胺光伏电池由于其低成本、易制备、高效率等优点，成为了当前研究的热点之一。
本论文研究的二氧化钛聚苯胺光伏电池，具有制备简单、成本低廉、光电转换效率高等优点，同时广泛应用于太阳能电池、光电催化等领域。
本论文选题在这一领域中寻求突破，为光伏电池的研究提供新的思路和方向。
二、研究内容和思路本研究选用二氧化钛和聚苯胺合成复合材料，将其应用于光伏电池的制备。
聚苯胺具有优秀的导电性，将其与二氧化钛复合后，可以提高电子传输速率和载流子寿命，提高电池的光电转换效率。
同时，我们将以尽量减少成本为目标，寻找一些便宜的材料和制备方法，降低电池制备成本。
首先，我们将合成不同比例的二氧化钛和聚苯胺复合材料，并对其结构和光电性质进行表征。
然后，选用不同材料制备的光伏电池进行测试，比较它们的光电转换效率、电池输出电压和电流密度等参数。
最后，我们将对光伏电池的性能进行优化，提高其效率和耐久性。
三、预期成果本研究预期将制备出性能优异的二氧化钛聚苯胺光伏电池，并优化其性能，提高其光电转换效率。
同时，我们将尽量降低制备成本，为太阳能电池的实际应用提供更多的可能性。
四、研究方法本研究将采用一系列综合实验方法，包括化学合成、表征技术（如紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜等）、光电池测试等。
同时，我们将借鉴前人的研究成果，了解其发展历程和相关研究方法，进而完善我们的研究思路和方法。
5分钟充满 二氧化钛作为阳极的锂电池
5 分钟充满二氧化钛作为阳极的锂电池
锂离子电池作为一种可充电电池，其主要依靠锂离子在正极和负极之间
移动来完成工作。
锂离子电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，其是现代高性能电池的代表。
正是由于锂离子电池的出现才使得目前电动汽车的应用成为了可能。
但是目前锂离子电池仍然存在着相当多的问题，这也就是为什么现在有越来越多的研究是关于改善锂离子电池化学性能的。
通过改善锂离子电池的化学性能不仅可以改善锂离子电动汽车的续航里程问题，而且还可以改善其充电时间以及电池寿命等。
日前，有来自新加坡南洋理工大学的研究学者对外宣布已经成功研究开发
出一种全新的锂离子电池。
该电池不仅可以在2 分钟之内充满70%的电量，而且其电池使用寿命也可以达到20 年。
据称，以上全新锂离子电池可以在5 分钟之内充满100%的电量，这也就是说配备有以上锂离子电池的电动汽车的充电时间将与普通汽油机汽车的加油时间相同。
同时，以上锂离子电池在电池寿命方面的突出表现不仅可以消除人们关于电动汽车电池寿命过短的担心，而且还可以帮助消除电动汽车更换电池的麻烦。
以上全新锂离子电池之所以能够取得如此优异的性能表现，其主要原因在
于该锂离子电池采用了二氧化钛作为其全新的阳极材料。
在目前的日常生活中，二氧化钛常被用作食品添加剂和起防晒作用的化学物质。
而在该全新锂离子电池中，二氧化钛则以纳米管的形式成为了该电池的阳极。
正是由于该锂离子电池的二氧化钛阳极采用了以上纳米结构，才使得该电池内的电化学反应速度变得更快，从而降低了电池的充电时间。
该锂离子电池除了具有以上快速充电的功能外，其还具有长达20 年的使用。
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华南师范大学实验报告学生姓名吴健华学号专业化学(师范) 班级10化学五班课程名称化学综合实验实验类型：□验证□设计√综合实验时间2014 年 3 月27 日指导老师李红老师预习码：58928 实验评分纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试一、前言1.1.实验目的(1)了解纳米二氧化钛染料敏化太阳能电池的组成、工作原理及性能特点。
(2)掌握实合成纳米二氧化钛溶胶、组装成电池的方法与原理。
(3)学会评价电池性能的方法。
1.2.文献综述与总结太阳能是地球上唯一外来的永不枯竭的能源。
随着地球矿物能源日趋枯竭及环境问题的出现，结合我国作为世界上能源消费增长最快的国家和我国的SO2、NO x、CO2排放大国的实际，太阳能电池的开发成为科学家的重要课题。
目前市场上硅半导体太阳能电池占绝对优势，其能隙（1.2eV）正好处于太阳能的光谱吸收区内，光电转化效率较高，单晶硅太阳能电池可高达24%；无机半导体电池，如新型CdTe电池的光电转化效率达到10%，市场份额在1%左右。
1991年Gratzel等制备了TiO2纳米多孔膜半导体电极，把多吡啶钌配合物吸附在多孔膜上，制作成染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池（DSSC），目前其光电转换效率大于10%（模拟太阳光），开路电压约720mV，光电流密度大于20mA/cm2，寿命高达15-20年，制造成本仅为硅太阳能电池的1/5~1/10。
中科院等离子物理研究所的戴松元等将其扩大到500W的小型示范电站，正接受耐久性测试。
DSSC具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。
它可以一次投资多次长期使用，无环境污染，更适用于大大小小的电站机组。
然而目前太阳能电池电价较高，因此目前在地面上暂不能广泛使用。
研究工作者们也发现DSSC的实用化还存在着一些问题:(l)液态电解质容易导致TiO2表面上染料的脱落，从而影响电池的稳定性；(2)液态电解质中的溶剂易挥发，可能会与染料作用导致染料发生光而影响电池的稳定性；(3)液态电解质中的溶剂易挥发，可能会与染料作用导致染料发生光降解；(4)密封困难，且电解质可能与密封剂反应，容易漏液，从而导致电池寿命大大下降；(5)液态电解质本身不稳定，易发生化学变化，从而使太阳能电池失效；(6)电解质中的氧化还原电对在高强度光照下不稳定。
由于DSSC电池具有低成本、高效率的特点，所以有着很大发展潜力，已经引起了人们的广泛关注。
我们相信，在不久的将来，随着科学技术的进一步发展，这种太阳能电池将会有着十分广阔的应用前景。
二、实验部分2.1.实验原理（1）DSSC结构和工作原理：如图1所示，DSSC由导电玻璃、吸附染料的纳米晶TiO2薄膜、两极间的电解质（常用I-/I3-）和镀铂导电玻璃对电极组成夹心状电池。
其工作原理是通过有效的光吸收和电荷分离把光能转变为电能。
由于TiO2的禁带宽度较大（3.2eV），可见光不能将其直接激发；在其表面吸附一层染料敏化剂后，染料分子可以吸收太阳光产生电子跃迁。
由于染料的激发态能级高于TiO2的导带，电子可以快速注入到TiO2导带，进而富集到导电玻璃片上，并通过外电路流向对电极，形成电流。
处于氧化态的染料分子则通过电解质溶液中的电子给体，自身恢复为还原态，使染料分子得到再生，被氧化的电子给体扩散至对电极，在电极表面被还原，从而完成一个光电化学反应循环。
①敏化剂（S）吸收光能激发，激发态的敏化剂（S*）向TiO2导带注入电子而成为氧化态的敏化剂（S+）：hνS—→S*→S++TiO2(e)②氧化态敏化剂被还原性物质（R）还原：S++R→S+O③被氧化生成的氧化型物质（O）在阴极上再还原成还原型物质，参加下一循环的反应：O+ne→R对于上述的DSSC，影响DSSC光电流的产生的因素有：①TiO2导带上的电子向溶液中的氧化还原电对转移产生暗电流；②TiO2导带中的电子也可能与半导体表面的敏化剂分子复合；③激发态的染料敏化剂分子可能通过内部转移回到基态；④TiO2中的电子可能会在TiO2晶体内部或界面复合。
电解质溶液中通常含有I3-/I-、(SCN)2-/SCN-、[Fe(CN)6]3-/[ Fe(CN)6]4-等氧化还原电对，目的是参加电子在电极和电解质间交换与传递功能。
对电极常用Pt、Au等金属材料或镀上贵金属的导电玻璃。
评价DSSC主要指标为：短路电流密度、开路电压、入射单色光光子-电流转换效率、填充因子和光电能量转换效率。
（2）TiO2纳米多空薄膜的合成TiO2是一种低廉、无毒、稳定且抗腐蚀性能良好的半导体材料。
光照条件下，价带电子被激发到导带，同时在价带上形成空穴。
由于电子在半导体内的复合，且TiO2的禁带宽度为3.2eV，只能吸收λ＜375nm的紫外光，为了使其吸收红移至可见光区，增大对全光谱范围的响应，必须进行敏化处理。
为了提高光子捕获效率和量子效率，可将TiO2纳米化、多孔化、薄膜化，使TiO2具有高比表面积，使其能吸附更多染料分子。
然而，只有紧密吸附在半导体表面的单层染料分子才能产生有效的敏化效率。
TiO2表面粗糙度大，太阳光在吸收，其表面内多次反射，可被染料分子反复吸收，提高太阳光利用率。
目前合成纳米TiO2的方法有溶胶凝胶法、水热反应法、溅射法、阳极氧化法、醇盐水解法、溅射沉积法、等离子喷涂法、丝网印刷法等。
应用在DSSC中的TiO2多孔薄膜常用制备方法有胶体涂膜直接低温烧结法、水热法烧结、热液法烧结、微波烧结、紫外-化学气相沉积法等。
本实验主要使用溶胶凝胶法合成TiO2溶胶，然后用浸泡提拉法修饰到导电玻璃上。
（3）染料敏化剂的特点DSSC对染料敏化剂的要求一般要符合以下条件：①能紧密吸附在TiO2表面，要求染料分子中含有易与纳米半导体表面结合的基团，如-COOH，-SO3H和-PO3H2；②对可见光的吸收性能好，即能吸收大部分或者全部的入射光，在整个太阳光光谱范围内都应有较强的吸收；③染料的氧化态和激发态要有较高的稳定性；④激发态寿命足够长，且具有很高的电荷传输效率；⑤具有足够负的激发态氧化还原电位，以保证染料激发态电子注入TiO2导带；⑥在氧化还原过程（包括基态和激发态）中要有相对低的势垒，以便在初级和次级电子转移过程中的自由能损失较小。
采用染料敏化方法制备的DSSC，不但可以克服半导体本身只吸收紫外光的缺点，使得其对可见光谱的吸收大大增加，并且可通过改变染料的种类得到理想的DSSC。
新型的光敏染料具有广阔的可见光谱吸收范围，激发态寿命较长，易于和半导体进行界面电荷转移以及化学性能稳定等卓越性能。
目前常用的敏化剂包括联吡啶金属配合物、酞菁、卟啉和有机化合物类染料及天然染料。
本实验制作的DSSC以导电玻璃修饰纳米TiO2多孔膜作为光阳极，三联吡啶钌（Ⅱ）和天然染料作光敏化剂，I3-/I-作为电解质中的氧化还原电对，镀铂导电玻璃作为对电极。
2.2.仪器与药品（1）主要仪器：紫外可见分光光度计、超声波清洗器、数显恒温水浴锅、多功能万用表、电动搅拌器、马弗炉、红外线灯、研钵、铂片电极、石英比色皿、导电玻璃、镀铂导电玻璃、锡纸、生料带、三口烧瓶、分液漏斗、烧杯、镊子等。
（2）主要试剂：钛酸四丁酯、异丙醇、硝酸、无水乙醇、乙二醇、碘、碘化钾、丙酮、石油醚、去离子水、黄花、绿叶2.3.实验步骤（1）TiO2溶胶的制备在无水的环境下，将5ml钛酸四丁酯加入含2ml异丙醇的分液漏斗中，将混合液充分震荡后缓慢滴入（1滴/s）60~70℃水浴恒温且含有1ml浓硝酸和100ml去离子水的三口烧瓶中，打开电动搅拌仪，直至获得透明的TiO2溶胶。
（2）TiO2电极制备将ITO导电玻璃经无水乙醇、去离子水冲洗、干燥后，将其插入溶胶中浸泡提拉，直至形成均匀液膜，取出平置、自然晾干后，在红外灯下烘干，即制得TiO2修饰电极，最后在(450±10)℃热处理30min即得锐钛矿TiO2修饰电极。
（3）叶绿素的提取采集新鲜的绿叶，洗净、晾干、去主脉。
剪碎，放入研钵中加入少量石油醚充分研磨，然后转入烧杯中，再加入约20ml石油醚，超声波提取15min后过滤，弃去滤液，将滤渣自然风干后转入研钵中，再以同样的方法用20ml丙酮提取，过滤后收集滤液，即得到去除叶黄素的叶绿素丙酮溶液。
- 3 -（4）叶黄素的提取取少量新鲜黄花，加少许提取液（乙醇60%+石油醚40%）研磨，超声波提取15min，过滤，收集滤液。
（5）敏化TiO2电极的制备将热处理的两片TiO2电极冷却至80℃左右，分别浸入叶绿素丙酮溶液和叶黄素乙醇溶液中，浸泡3h后取出、清洗、晾干，即获得叶绿素和叶黄素敏化TiO2电极，然后采用铜薄膜在未覆盖TiO2膜的铟锡氧化物引出导电基，并用生料带外封。
（6）敏化剂的UV-Vis吸收光谱以有机溶剂做空白，测定叶绿素和叶黄素的可见吸收，由此确定这些染料敏化剂电子吸收波长范围。
（7）DSSC的光电流谱以敏化剂/ TiO2为光阳极，导电玻璃为阴极，按Gratzel型结构图组装电池，并分别测定I3-/I-电对存在时不同波长下DSSC产生的开路电压，分析光电响应的波长区间。
2.4．实验现象与结果（1）染料敏化剂的紫外—可见吸收曲线：波长区间有较强吸收峰。
（2）光电转换响应根据所测得经浸泡叶绿素、叶黄素的TiO2太阳能电池的开路电压，作出下图，可见经叶绿素敏化的的电极的开路电压较叶黄素的大。
三、实验分析与讨论3.1.实验分析与讨论：在本次实验中所测得的叶绿素在320—470nm波长区间有较强吸收，而叶黄素在320—500nm波长有强吸收，均处于蓝（450~435nm）紫（435~390nm）光波长范围内。
查阅资料发现，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，叶黄素主要吸收蓝紫光，因此本次实验提取得的叶绿素和叶黄素质量较好，吸收光的波长符合理论值。
而在本次的实验数据中，于380nm波长处叶绿素、叶黄素的吸光值突降，尚未不明确具体原因，有待研究。
而实验测得叶绿素敏化的电池开路电压在0.366-0.530V之间，而经叶黄素敏化的电池开路电压在0.174-0.205V之间。
查阅资料，其文献值报道的开路电压值介于0.1-0.6V，因此本次制备的两个电池开路电压处于合理范围。
而叶绿素与叶黄素测得的开路电压相差0.3V左右，这是由于叶黄素的吸收光强度比叶绿素要弱，因此所测得的开路电压比叶绿素低。
实验中，制备TiO2电极并经叶绿素、叶黄素敏化制得纳米二氧化钛太阳能电池，且效果良好，不过实验中仍存在问题需要重视及改进：1、TiO2电极在敏化剂的浸泡的时间较短，只有10min。
因此电极表面敏化剂较少，吸收可见光亦较少，在充足的实验时间下，可增加敏化时间；2、在电路中，导线间连接不够紧密或导线生锈等，会引起测量的数据有差异，需要重视。
- 5 -四、结论本实验中，利用叶绿素以及叶黄素为敏化剂敏化的TiO2电极作为光阳极，导电玻璃为阴极，分别制备叶绿素、叶黄素敏化的纳米TiO2太阳能电池各一个，并通过实验测得两个电池的性能良好，其开路电压均介乎于0.1-0.6V文献理论范围之间。