纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。
环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。
纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。
本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。
标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。
以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。
科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。
1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。
在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。
锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。
所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。
只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。
改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。
光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。
粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。
纳米二氧化钛的制备及性质实验
南京信息工程大学综合化学实验报告学院：环境科学与工程学院专业：08应用化学姓名：章翔宇潘婷袁成钱勇2010年6月25号纳米二氧化钛的制备及性质实验1、实验目的熟悉溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛的方法及相关操作；理解二氧化钛吸附实验的原理和操作；掌握数据处理的方法2、溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛2.1 需要的仪器恒压漏斗、茄行烧瓶、量筒、移液管、铁架台、磁力搅拌、磁子、冷凝管、温度计、烘箱、研钵2.2 需要的试剂钛酸丁酯异丙醇浓硝酸蒸馏水2.3 实验步骤1.50ml钛酸丁酯溶16ml的异丙醇中，摇匀（在恒压漏斗中进行）得到溶液A2.取200ml 的蒸馏水，加入0.32 ml 的浓硝酸，摇匀（在茄行烧瓶中进行），得到溶液B3.将烧瓶固定在铁架台上，进行磁力搅拌，将溶液A 逐滴滴加至溶液B中，使两溶液缓慢接触，并进行水解反应，得到溶液C溶液C室温回流，记载下当时的室温4.回流分若干天进行，保证回流时间不少于48小时，得到溶液D5.蒸干方式：将溶液D进行水浴加热85度并不断搅拌将水分蒸发干，得E6.将E放入烘箱100烘干7.研磨至粉末状；2.4 实验结果1、回流分4天进行，总计回流时间50小时，室温为15℃。
2、经研磨，得到白色细粉末状固体。
称量得二氧化钛质量为11.233g,理论产量不小于11.785g，损失为产品转移过程中损失。
3、纳米二氧化钛性质实验3.1 二氧化钛吸附试验1、仪器：烧杯（500mL），容量瓶（1000mL），样品瓶（6个），电子天平，磨口瓶，超声波清洗机，玻璃注射器，过滤器，分光光度计2、试剂：二氧化钛粉末，染料X-3B（分子量615），蒸馏水3、实验步骤：1、用电子天平称取60mg染料，配成1000mL的60mg/L溶液（避光保存）。
2、将烧杯润洗后，倒入100ml染料溶液，再倒入称量好的50mg的二氧化钛粉末。
静置后置于超声波清洗机中（70℃超声40分钟，注意避光）。
剩余原液取样保存编号。
纳米二氧化钛的制备及其在太阳能电池中的应用
摘要 静 电纺丝是一种简单 而常 用的制备纳米线 的方法。为 了得到具有均匀颗粒 以及 附着性 良好 的薄膜从 而 应 用 于 染料 敏 化 太 阳 能 电池 光 阳极 ． 用 在 电 纺 丝 前 驱 体 溶 液 中加 入 乙醇 胺 的 方 法 ， 功 制备 了与 衬底 附 着 良好 的 采 成 Ｔｉ 纳米晶薄膜 ． Ｏ 并制备 了不同厚度的 Ｔ（！ ｉ 纳米晶薄膜． 细探讨 了 ＴＯ ） 详 ｉ 膜的厚度对电池各个重要参数 的影响。
极 ， 主要 南纳 米 品 氧 化物 半 导 体 表 面 吸 附染 料 构 成 ， 中纳 米 其 其 晶 氧化 物 半 导体 自Ｎ 备 成 为研 究 的一 大 热 点 。纳 米 晶氧 化 物 半 ｇ ， 导 体 制 备 的 方 法 有 很 多 种 如 溶 胶 凝 胶 法 ２ 四氯 化 钛 水 解 ． ３、 法 ｌ、 粉末 涂 敷 法 ５７、 水热 结 晶法 和 电 化 学 沉 积 法 － 。此 ｕ 等 外 ， 用 模 板 法 制 备 ＴＯ 采 ｉ！纳 米 棒 ” 和 采 用 阳极 氧 化 法 制 备
关 键 词 静电纺丝 乙醇胺 均匀纳米颗粒 太阳能电池
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｔ ｎｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｔｏ ｆ Ｎａ ｏ Ｔｉａ ａ ａ ｄ Ｉ ｓ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ｏ ａ ｌｓ ｌｃ ｔｏ ｎ Ｓ ｌ ｒＣｅｌ
Ｗ Ｕ Ａ ｕ ，ＺＨＡＮＧ ｎ ｚ ｅ Ｉｈ ｉ Ｙｏ ｇ ｈ ，ＨＡＮ ｚ ｏ ｇ，ＫＡＮＧ ｉｉｇ，ＺＨＡＯ ｉｎ ｕ ，ＸＩ ｑｎ Ｌｉｈ ｎ Ｃｕｐｎ Ｊａ ｇ ｏ Ｅ Ｅｒ ｉｇ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＰ ｙ ｉａ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ，ｍｎ ｈ ｕ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ， ａ ｚ ｏ ３ ０ ０ Ｓ ｈ ｏ ｈ ｓｃ ｌ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｚ ｏ ｉ ｅ ｓｔ Ｌ ｎ ｈ ｕ ７ ０ ０ ） ｏ Ｓ ｙ
纳米二氧化钛的制备及其光催化活性的测试分析
第 页（共 页）课 程 ___________ 实验日期：年 月曰专业班号 _____ 别 ______________ 交报告日期： 年 月 日姓名__学号报告退发：（订正、重做）同组者 _____________ 次仁塔吉 __________ 教师审批签字：实验名称 _________________ 纳米二氧化钛粉的制备及其光催化活性的测试、实验目的1. 了解制备纳米材料的常用方法，测定晶体结构的方法。
2. 了解XRD 方法，了解X-射线衍射仪的使用，高温电炉的使用3. 了解光催化剂的（一种）评价方法、实验原理1.纳米TiO 2的制备① 纳米材料的定义：纳米材料指的是组成相或者晶相在任意一维度上尺寸小于 100nm 的材料。
纳米材料由于其组成粒子尺寸小， 有效表面积大，从而呈现出小尺寸效应， 表面与界面效应等。
② 纳米TiO 2的制备方法：溶胶凝胶法，水热法，火焰淬火掺杂法，阳极氧化法，电泳沉积 再阳极氧化法，高温雾化法，溅射法，光沉积法，共沉淀法。
本实验采取最基本的，利用金属醇盐水解的方法制备纳米 TiO 2，主要利用金属有机醇盐能溶于有机溶剂，且可以水解产生氢氧化物或氧化物沉淀。
该方法的优点：①粉体的纯度高，②可制备化学计量的复合金属氧化物粉末。
西安交通大学化学实验报告③制备原理：利用钛酸四丁酯的水解，反应方程如下Ti OC4H9 4 4出0 =Ti OH 4 4C4H9OHTi OH 4 Ti OC4H9 4=TiO2 4C4H9OHTi OH 4 Ti OH 4=TiO2 4H2O2. TiO 2的结构及表征我们通过实验得到的TiO 2是无定形的，二氧化钛通常有如下图上所示的三种晶状结构:A:板钛矿B:锐钛矿C:金红石无定形的TiO2在经过一定温度的热处理后，会向锐钛矿型转变，温度更高会变成金红石型。
我们可以通过X-射线衍射仪测定其晶体结构。
纳米TiO 2的景行对其催化活性影响较大，由于锐钛矿型TiO 2晶格中含有较多的缺陷和缺位，能产生较多的氧空位来捕获电子，所以具有较高的活性；而具有最稳定晶型结构的金红石型TiO2，晶化态较好，所以几乎没有光催化活性。
tio2纳米材料的制备与表征
tio2纳米材料的制备与表征制备和表征二氧化钛（TiO2）纳米材料是一项重要的科学任务，由于其广泛的应用领域，包括光催化、太阳能电池、光电器件、光致发光、药物载体和生物成像等。
下面将介绍一种常用的制备和表征TiO2纳米材料的方法。
制备目前，制备TiO2纳米材料的主要方法包括化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法、水热法、微波等离子体化学方法等。
这里我们以水热法为例。
水热法是一种在高温高压条件下，利用水作为溶剂，使原料在其中发生化学反应并形成结晶的方法。
制备TiO2纳米材料的水热法通常包括以下步骤：1.将一定量的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）和适量的硝酸（HNO3）溶液混合，搅拌均匀。
2.将上述混合液转移到高压反应釜中，密封后置于烘箱中加热至指定温度（通常为150-250℃）。
3.在该温度下保持一定时间（例如1-10小时），使钛酸丁酯和硝酸发生水热反应，生成二氧化钛（TiO2）纳米颗粒。
4.待反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，取出产物。
5.用去离子水冲洗产物，去除可能存在的杂质。
6.最后，将产物进行干燥，得到TiO2纳米材料。
表征为了确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料，以及其结构和形貌等性质，我们通常会使用一系列表征方法。
1.X射线衍射（XRD）：XRD可以用于确定材料的晶体结构和相组成。
通过对比标准PDF卡片，可以确认制备得到的物质是否为TiO2纳米材料。
2.扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）：SEM和TEM可以用于观察材料的形貌和尺寸。
通过这些方法，我们可以了解到制备得到的TiO2纳米材料的形状、大小以及分布情况。
3.光电子能谱（XPS）：XPS可以用于分析材料的化学组成和化学状态。
通过这种方法，我们可以确认制备得到的物质是否含有Ti、O元素，并得到它们的比例。
4.紫外-可见光谱（UV-Vis）：UV-Vis可以用于研究材料的电子结构和光学性质。
通过这种方法，我们可以得到制备得到的TiO2纳米材料的吸收边和带隙等信息。
纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究毕业论文
毕业设计（论文）纳米二氧化钛的制备与光催化性能研究1 绪论二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑[1]；它又具有锌白一样的持久性。
二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。
由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。
但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。
人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。
众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高光量子效率和增大反应速率的一个有效的方法与途径。
1.1 TiO2的结构与基本性质1.1.1物理常数及结构特征表1 TiO的物理常数1.1.2 TiO2的结构特征在自然界中，TiO2存在三种晶型结构，即金红石、锐钛矿和板钛矿。
这些结构的区别取决于TiO68-八面体的连接方式，图1-1是TiO68-八面体的两种连接方式，锐钛矿结构是由TiO68-八面体共边组成，而金红石和板钛矿结构则是由TiO68-八面体共顶点且共边组成。
锐钛矿TiO2中的每个八面体与周围8个八面体相连，金红石TiO2中每个八面体与周围10个八面体相连。
事实上锐钛矿可以看做是一种四面体结构，而金红石和板钛矿则是晶格稍有畸变的八面体结构[3]。
简单地认为锐钛矿比金红石活性高是不严谨的，它们的活性受其晶化过程的一些因素影响。
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。
纳米二氧化钛太阳能电池的制备及其性能测试实验报告
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实验意义随着世界各国的工业发展，煤、石油等传统能源的使用量急剧增长，寻找干净的新能源成为当务之急。
太阳能是唯一种永不枯竭的清洁能源，受到众多研究者的青睐。
目前市场上的太阳能电池种类较多，其中硅半导体太阳能电池占了绝对的优势，另外还有无机半导体太阳能电池、p-n结型太阳能电池等。
1991年Gratzel等制备了TiO2太阳能电池，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，简称DSSC。
该太阳能电池的光电转换效率大于10%，且具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。
只要有太阳光，DSSC就可以一次投资而长期使用。
1.3文献综述与总结1991年瑞士学者Grätzel等在Nature上发表文章,提出了一种新型的以染料敏化二氧化钛纳米薄膜为光阳极的光伏电池，现称为Grätzel型电池。
这种电池的出现为光电化学电池的发展带来了革命性的创新。
目前，此种电池的效率已稳定在10%左右，成本比硅太阳能电池大为降低，且性能稳定。
纳米TiO2的粒径和膜的微结构对光电性能的影响很大，纳米TiO2的粒径小，比表面积越大，吸附能力越强，吸附染料分子越多，光生电流也就越强，所以人们采用不同方法使之纳米化、多孔化、薄膜化。
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。
[1]（1）半导体电极的制备目前，合成纳米TiO2的方法有溶胶凝胶法、水热反应法、溅射法、醇盐水解法、溅射沉积法、等离子喷涂法和丝网印刷法等。
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。
[1]溶胶凝胶法是用水解钛酸正丁酷(或无机钛盐，如TiCl4)制得TiO2胶体溶液，后经由浸渍、提拉、丝网印刷、旋涂等方法在导电基底上生长纳米高温锻烧制备出纳米TiO2电极，向溶胶中加入聚合物则有助于TiO2纳米晶粒径的大小的控制。
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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%。
这些都为染料敏化纳米TiO2太阳电池的最终产业化奠定了坚实的基础。
我国己将染料敏化纳米晶太阳能电池的研究列入“973”重大课题研究，小面积染料敏化纳米TiO2太阳电池光电转化效率已突破11% 。
由于封装技术，液体电解质存在不稳定等问题，提高封装技术，和引入固态电解质便成为这种电池研究的重要方向。
染料敏化太阳能电池存在的问题研究工作者一们发现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。
一我们相信，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1 基本原理(1)DSSC结构和工作原理染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池（DSSC）是由导电玻璃、吸附染料的纳米晶二氧化钛薄膜、两极间的电解质（常用I-/I3-）和镀铂导电玻璃对电极组成的夹心状电池。
其工作原理同自然界的光合作用一样，通过有效地光吸收和电荷分离而把光能转变为电能。
由于二氧化钛的禁带宽度较大（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而产生电子跃迁。
由于染料的激发态能级高于二氧化钛的导带，电子可以快速注入到二氧化钛导带，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。
整个光电化学反应过程如下：a.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+），反应式为：S → S* → S+ + TiO2（e）b.氧化态敏化剂被还原型物质（R）还原，反应式为：S+ + R → S + Oc.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，参加下一个循环的反应，反应式为：O + ne → R(2)TiO2电极膜材料在染料敏化纳米太阳能电池中可以用的纳米半导体材料是多种多样的，如金属硫化物、金属硒化物、钙钛矿以及各种金属的氧化物" 在这些半导体材料中，TiO2性能较好：1）作为光电极很稳定；2）TiO2比较便宜，制备简单，并且无毒，纳米TiO2的粒径和膜的微结构对光电性能的影响很大，纳米TiO2的粒径小，比表面积越大，吸附能力越强，吸附染料分子越多，光生电流也就越强" 所以人们采用不同方法制备大比表面积的纳米TiO2，包括气相火焰法、液相水解法、TiO2,包括气相氧化法、水热合成法、溶胶凝胶法等，将得到的TiO2微粒沉积到导电玻璃表面制备TiO2薄膜电极，染料敏化纳米太阳能电池所用的纳米膜包括致密的TiO2薄膜和纳米多孔结构的TiO2薄膜，通常的制备方法有：溶胶凝胶法、水热反应法、溅射法、醇盐水解法、溅射沉积法、等离子喷涂法和丝网印刷法等，纳米TiO2的微观结构，如粒径、气孔率等对太阳能电池的光电转换效率有非常大的影响，对TiO2穴对的复合，促进了电子空穴的分离，延长了电荷的寿命，从而使光电流得到增大，掺杂离子主要是过渡金属离子或者稀土元素复合薄膜" 常用的复合半导体化合物有CdS，ZnO，PdS等。
(3)染料敏化剂的特点由于电子在半导体内的复合,且TiO2的禁带宽度为3.2eV, TiO2晶相主要有三种Anatase（锐钛矿）、Rutile（金红石）、Brookite（板钛矿），常用的是锐钛矿和金红石，产生光电子的最大波长分别是388nm和414nm，只能吸收波长小于375nm 的紫外光,因此光电转换效率低。
必须将TiO2表面进行敏化处理才能吸收可见光,增大对太阳光的响应,从而提高光电转换效率。
染料敏化一般涉及三个基本过程: ①染料吸附到半导体表面; ②吸附态染料分子吸收光子被激发; ③激发态染料分子将电子注入到半导体的导带上。
染料分子与TiO2形成共价键结合，所以要求染料分子含有羧基、羟基等极性基团。
除此之外染料敏化剂一般要符合条件：○1能吸收大部分或者全部的入射光；○2其吸收光谱能与太阳光谱很好地匹配；○3激发态寿命长，保证激发态电子有效注入到TiO2的导带，且具有长期稳定性；○4有适当的氧化还原电势。
按其结构中是否含有金属原子或离子, 敏化剂分为有机和无机两大类。
无机类敏化剂包括钌、锇类的金属多吡啶配合物、金属卟啉、金属酞菁和无机量子点等; 有机敏化剂包括天然染料和合成染料。
人们研究的可作为敏化剂的染料主要有四种：钌多吡啶有机金属配合物、酞菁和菁类染料、“固体染料”和天然染料。
其中敏化效果较好的、效率超过11%的两种均是钌的多吡啶类配合物，但是它的吸收带边约在700nm，不能有效利用太阳光谱中近红外区的能量。
而且钌是稀有贵金属，资源有限，不利于将来的广泛应用，需要寻找或合成廉价高效的替代染料。
因此研究高效、宽光谱响应、低价的纯有机敏化剂是重要研究方向。
而且由于单一染料不可能在整个可见光区都有强吸收，因此今后可以利用几种染料的共敏化作用，设计合成全光谱吸收的“黑染料”，这可以使电池充分利用太阳光，提高总的效率。
目前，用作敏化剂的物质通常有赤鲜红B、曙红、酞花青类、叶绿素、腐殖酸等[最新的染料有咖啡：主要成分有咖啡因,脂肪,丹宁酸（实际上就是鞣酸，分子式：C76 H52O46）糖份和矿物质]，只要其中的光活性物质激发态的电势比TiO2导带电势更负，就可能使TiO2膜敏化。
目前研究较热的还有杂质掺杂敏化法，利用施主或受主杂质的掺杂来实现宽禁带半导体吸收光谱的扩展。
杂质掺杂主要指过渡金属掺杂和非金属掺杂，这种方法在掺杂量适当时能有效地阻碍电子-空穴的复合，从而有效地提高光电转换效率。
本实验制作的DSSC是以导电玻璃修饰纳米TiO多孔膜作为光阳极，三联吡2-/I-作为电解质中的氧化还原点对，镀啶钌（Ⅱ）和天然染料作为光敏化剂，I3铂导电玻璃作为对电极。
2 实验仪器(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、石英比色皿、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、碘、碘化钾、丙酮、石油醚、去离子水、绿叶、黄花3 实验步骤(1)TiO2溶胶的准备在无水的环境下，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TiO溶胶。
2(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,修饰直至形成均匀液膜，取出平置、自然晾干后，在红外灯下烘干，即制得TiO2电极，最后在（450±10）℃热处理30min即得锐钛矿TiO修饰电极。
2(3)叶绿素的提取采集新鲜的绿叶，洗净、晾干、去主脉，称取5g。
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，顾虑后收集滤液，即得到去除叶黄素的叶绿素丙酮溶液。
电极的制备(4)敏化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将热处理的两片TiO2醇溶液中，浸泡20min后取出、清洗、晾干，即获得叶绿素和叶黄素敏化TiO电2膜的烟锡氧化物引出导电基，并用生料带外封。
极，然后采用铜薄膜在未覆盖TiO2(5)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。
(6)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。
4 实验结果（1）实验数据记录波长/（nm）吸光度开路电压叶绿素叶黄素叶绿素叶黄素3203503804104404705005305605906202.5060.7260.8051.0510.9750.5600.1240.0640.0630.0920.1462.4292.4022.2941.1341.3821.2170.1700.0310.0220.0200.0200.5920.5980.6010.5960.6060.6060.6040.6080.6070.6020.5960.0060.0060.0050.0040.0030.0030.0030.0020.0020.0010.001 (2)数据处理与讨论由表中的数据进行作图，如下所示：由上图可知，叶绿素和叶黄素在紫外光区（320-400nm）和可见光区都有吸收，叶绿素的最大吸收光波长为470nm处，500nm之后吸收很小。