在不同溫度下熱分解金屬–有機(jī)框架-5（MOF-5）,制備不同平均粒徑、不同結(jié)晶度的六方纖鋅結(jié)構(gòu)納米ZnO,通過刮刀法將制備所得ZnO漿料制備成ZnO光陽極薄膜,并組裝成染料敏化太陽能電池（DSSC）。采用X射線衍射儀和掃描電子顯微鏡對合成的MOF-5、ZnO納米粒和ZnO光陽極薄膜的物相和形貌進(jìn)行表征,研究了ZnO納米粒形貌和光陽極厚度對電池性能的影響。結(jié)果表明:MOF-5的煅燒溫度越高,獲得的ZnO納米粒粒徑越大,結(jié)晶度越高。ZnO納米粒粒徑越小,比表面積越大,制備的光陽極膜染料吸附量越大,DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率越高。然而,如果ZnO納米粒粒徑過小,結(jié)晶度太低,則會降低電池的光電轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)ZnO納米粒平均粒徑為65.5 nm,制備所得的電池效率最高;通過優(yōu)化光陽極膜厚度,可進(jìn)一步提高電池效率,當(dāng)厚度為48μm時電池效率最高,為3.86%。 

【文章來源】：硅酸鹽學(xué)報. 2020,48(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同樣品的XRD譜

圖1 不同樣品的XRD譜所有樣品的晶粒形貌都比較均勻，粒徑呈現(xiàn)依次增大的趨勢(圖3)。樣品T450大多數(shù)晶粒呈現(xiàn)出無規(guī)則形狀的球體，晶粒發(fā)生團(tuán)聚融合，晶粒與晶粒間沒有明顯的晶界。樣品T500少數(shù)小晶粒附著在大晶粒表面，晶粒與晶粒間具有明顯的晶界。樣品T550和樣品T600晶粒的分散性較好，樣品T600部分晶粒清晰地呈現(xiàn)出Zn O六方結(jié)構(gòu)形貌。由此可見，隨著溫度的升高，晶粒的粒徑增大，且結(jié)晶度提高。分別對樣品T450、樣品T500、樣品T550以及樣品T600晶粒進(jìn)行統(tǒng)計，得到的粒徑分布分別如圖3b、圖3d、圖3f和圖3h所示，粒徑呈現(xiàn)Lorenz分布。樣品T450、樣品T500和樣品T550相比樣品T600粒徑分布更集中，它們的平均粒徑分別為56.2、65.5、72.2 nm和111.0 nm。通過SEM分析獲得的Zn O納米粒尺寸和結(jié)晶度的變化趨勢與XRD和FT–IR分析結(jié)果一致。

所有樣品的晶粒形貌都比較均勻，粒徑呈現(xiàn)依次增大的趨勢(圖3)。樣品T450大多數(shù)晶粒呈現(xiàn)出無規(guī)則形狀的球體，晶粒發(fā)生團(tuán)聚融合，晶粒與晶粒間沒有明顯的晶界。樣品T500少數(shù)小晶粒附著在大晶粒表面，晶粒與晶粒間具有明顯的晶界。樣品T550和樣品T600晶粒的分散性較好，樣品T600部分晶粒清晰地呈現(xiàn)出Zn O六方結(jié)構(gòu)形貌。由此可見，隨著溫度的升高，晶粒的粒徑增大，且結(jié)晶度提高。分別對樣品T450、樣品T500、樣品T550以及樣品T600晶粒進(jìn)行統(tǒng)計，得到的粒徑分布分別如圖3b、圖3d、圖3f和圖3h所示，粒徑呈現(xiàn)Lorenz分布。樣品T450、樣品T500和樣品T550相比樣品T600粒徑分布更集中，它們的平均粒徑分別為56.2、65.5、72.2 nm和111.0 nm。通過SEM分析獲得的Zn O納米粒尺寸和結(jié)晶度的變化趨勢與XRD和FT–IR分析結(jié)果一致。圖4為樣品T450、樣品T500、樣品T550和樣品T600的氮氣Ⅳ型吸附–脫附等溫曲線，這種類型的曲線表明所有樣品中存在多孔的結(jié)構(gòu)，在較大p/p0區(qū)出現(xiàn)滯后環(huán)表明發(fā)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，同時也說明多孔結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的，是由粒子相互堆積而形成的。樣品T450、樣品T500、樣品T550及樣品T600的BET比表面積和孔體積數(shù)值列于表1，其中，由于樣品T600的粒徑最大，導(dǎo)致樣品T600的比表面積和孔體積最小。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一步法熱分解制備染料敏化太陽能電池Pt對電極[J]. 李思倩,黃杰,謝劍,張軍,葉蔥,王浩.  材料研究學(xué)報. 2015(09)
[2]超聲輻射沉淀法納米ZnO的制備與表征[J]. 王文亮,李東升,候向陽,史振民,王繼武,周彩華.  化學(xué)研究與應(yīng)用. 2001(02)



本文編號：3401633