水热法制备TiO₂/石墨烯复合物及其在染料敏化太阳能电池中的应用

【作者】 胡希； 黄可龙； 庄树新； 刘素琴； 陈漾；

【机构】 中南大学化学化工学院；

【摘要】 采用改性的Hummers方法制备氧化性石墨,1000℃高温下煅烧5min并以水合肼为还原剂还原氧化性石墨得到石墨烯（G）;以钛酸丁酯为钛源,水热法在酸性条件下合成了不同石墨烯含量的G/TiO₂复合物。AFM测试发现所得到的石墨烯厚度为5nm左右。通过XRD、SEM对复合物粉体的晶型,形貌等进行了分析。结果表明:所制备粉体均为以锐钛矿为主（如图1所示）,掺有少量板钛矿的TiO₂粉末;晶粒度分布在7～10nm范围,EDX进一步证明了C,Ti和O元素的存在。采用Doctor-blade法制备TiO₂/G复合物薄膜,以该薄膜作为光阳极组装成太阳能电池。通过光电转换性能测试对复合物薄膜中石墨烯含量进行优化,研究发现0.01%（质量分数）TiO₂/G复合物具有最高的光电转换效率（如图2所示）,效率最大提高了约25%。此外,应用电化学阻抗谱、开路电压衰减测试具体分析了石墨烯对于光电转换效率影响的原因,发现石墨烯对电子在薄膜中传输和电子复合有较大影响。更多还原