一种巯基桥键分子键合的量子点-TiO₂ 纳米复合光阳极的制备方法

摘要

本发明公开了一种通过水热法一步合成巯基桥键分子键合的量子点-TiO2纳米复合光阳极的方法。该方法首先合成巯基桥键分子稳定的量子点前躯液，然后将丝网印刷得到的多孔TiO2光阳极和量子点前驱液转移到反应釜中，在加热的条件下量子点晶化生长并同时吸附在多孔TiO2光阳极上，形成桥键分子键合的量子点-TiO2纳米复合光阳极。本发明可重复性好，量子点对TiO2光阳极表面覆盖率高，量子点分布均匀，表面缺陷态少。采用本发明制备的光阳极构造太阳能电池，电池的光电转化性能得到很大程度的提高。

主权项

一种巯基桥键分子键合的量子点‑TiO2纳米复合光阳极的制备方法，其特征在于：1）多孔TiO2光阳极的制备将1.5g P25粉放入玛瑙研钵中，随后加入0.25mL乙酸、1.25mL去离子水和7.5mL乙醇进行研磨，研磨后用25mL乙醇把浆料转移到烧杯中，磁力搅拌和超声分散以后再加入5g松油醇和7.5g质量浓度为10%的乙基纤维素乙醇溶液，分散均匀后将烧杯放到90℃的磁力搅拌器上，待乙醇完全蒸发后形成TiO2浆料；然后通过丝网印刷法在FTO玻璃上印刷TiO2浆料制备TiO2电极，丝网的目数为200～300目，TiO2的图形为5×5mm2的正方形，然后在马弗炉中450～500℃烧结30～60min，形成厚度为8～12μm的多孔TiO2光阳极；2）CdSe量子点前躯体溶液的制备硒前躯体的制备：首先将6mmol的KBH4置于密闭容器中，再加入10mL去离子水使KBH4充分溶解，通Ar气除去容器中的氧气，然后往容器中加入2mmol硒粉，并迅速用橡胶塞密封容器，橡胶塞中留一个针孔，排放体系产生的氢气，在室温下磁力搅拌反应使黑色硒粉消失变成澄清透明溶液，得到离子型硒前躯体溶液；Cd2+‑巯基桥键分子前驱体的制备：将2mmol的水溶性无机镉盐充分溶解于30mL去离子水中，磁力搅拌下再加入巯基桥键分子，水溶性无机镉盐与巯基桥键分子的摩尔比为1:2～4，然后用NaOH溶液调节pH值至9～13，并通入Ar气保护，最终获得Cd‑巯基桥键分子前驱体溶液；在Ar气保护条件下将硒前躯体溶液逐滴加入到剧烈搅拌的Cd‑巯基桥 键分子前驱体溶液中，立即形成橙黄色的CdSe量子点前躯体溶液，其中镉盐、硒源、巯基桥键分子三者的摩尔比为1:0.025～0.6:2～4；3）首先将一个或几个步骤1）制备的多孔TiO2光阳极放入聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，将步骤2）制备的CdSe量子点前躯体溶液全部转移到该反应釜中，溶液的填充度为70～80%，将反应釜放入温度为100‑180℃的恒温烘箱中，加热1～20h得到巯基桥键分子键合的CdSe量子点‑TiO2纳米复合光阳极。