一种双尺度孔隙结构的纳米晶二氧化钛薄膜及其制备方法

摘要

本发明属于纳米晶太阳能电池的制备技术领域，具体涉及一种双尺度孔隙结构的纳米晶二氧化钛薄膜及其制备方法。双尺度孔隙结构的二氧化钛薄膜，其孔隙结构为1~5nm和100~300nm两种尺度，晶型为锐钛矿纳米晶；其制备方法是以非离子表面活性剂作为软模板，首先将无水乙醇、钛酸四丁酯和有机螯合剂搅拌均匀混合，形成钛酸四丁酯乙醇络合溶液，将乙醇水溶液滴入钛酸四丁酯乙醇络合溶液中，滴定结束后加入非离子表面活性剂，再继续搅拌直至获得浓度为0.3~0.65mol·L^‑1的二氧化钛溶胶，静止陈化后进行镀膜、焙烧，最终制得具有1~5nm和100~300nm两种尺度孔隙结构的锐钛矿纳米晶二氧化钛薄膜。本发明工艺简单，可大面积在各种不同形状、不同材料的基底上镀膜。

主权项

一种双尺度孔隙结构的纳米晶二氧化钛薄膜的制备方法，所述的双尺度孔隙结构的二氧化钛薄膜，孔隙结构为1~5nm和100~300nm两种尺度，晶型为锐钛矿纳米晶，其特征在于按照以下步骤进行：（1）将无水乙醇、钛酸四丁酯和有机螯合剂，在30‑40℃水浴条件下不断搅拌均匀混合，静止30min，形成钛酸四丁酯乙醇络合溶液，钛酸四丁酯和有机螯合剂的摩尔比是1:（1.5~5）；（2）将去离子水与无水乙醇按体积比为1:（2~4）均匀混合形成乙醇水溶液，然后在（500~1000）rpm搅拌条件下将乙醇水溶液以（2~5）mL/min的速度滴入步骤（1）所制备的钛酸四丁酯乙醇络合溶液中，控制溶液的PH值在5.5~6.5，钛酸四丁酯与水的摩尔比是1:（25~45）；滴定结束后加入非离子表面活性剂聚乙二醇2000，再继续搅拌直至获得浓度为0.3~0.65mol·L^‑1的二氧化钛溶胶，聚乙二醇2000加入量为（1.6~3.8）g/100ml，整个过程中控制体系温度为30~40℃；（3）将上述二氧化钛溶胶在室温下静止陈化1‑8h后进行镀膜，采用浸渍提拉法在基片上镀膜，将涂覆有二氧化钛溶胶的基片在80~120℃下干燥6~18h；（4）将烘干后的涂覆有二氧化钛溶胶的基片于550‑750℃下焙烧1~4h，最终制得具有1~5nm和100~300nm两种尺度孔隙结构的锐钛矿纳米晶二氧化钛薄膜。