研究目的
研究氧化石墨烯掺杂二氧化钛的表面改性，以解决染料敏化太阳能电池中纳米颗粒的快速团聚问题，并寻找GO-TiO2的最佳负载含量以提高光电转换效率。
研究成果
负载0.5克二氧化钛的复合样品因有效捕获光生电子并减少电子-空穴复合，展现出最高的光电转换效率（6.86%）。通过APTES对二氧化钛进行表面接枝改性抑制了纳米颗粒团聚，从而提升了染料敏化太阳能电池的效率。
研究不足
该研究聚焦于优化GO-TiO2负载量以提高染料敏化太阳能电池效率，但未探索用自合成TiO2替代P25以实现更高效率的可能性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用APTES对TiO?纳米颗粒进行胺功能化处理，以实现与氧化石墨烯（GO）的复合并防止团聚。通过电泳沉积法制备光阳极。
2：样本选择与数据来源：
将经APTES处理的TiO?纳米颗粒与不同用量（0.1、0.5、1、1.5和2克）的GO进行复合。
3：5和2克）的GO进行复合。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包括石墨片、高锰酸钾、硫酸、盐酸、过氧化氢、TiO?粉末、APTES、FTO玻璃基板、N-719染料及碘化钾电解液。
4：实验流程与操作步骤：
采用Hummer法制备GO，对TiO?纳米颗粒进行胺功能化并与GO复合，通过电泳沉积组装染料敏化太阳能电池（DSSCs）并评估其性能。
5：数据分析方法：
采用FT-IR、HR-TEM、AFM、XRD、拉曼与光致发光（PL）光谱、XPS、紫外-漫反射光谱（UV-DRS）进行表征，并通过AutoLab PGSTAT204测试电学性能。
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Fluorine doped tin oxide coated glass slide
FTO with surface resistivity of ~7 Ω/sq
Sigma-Aldrich
Conductive substrate for the photoanode.
-
Di-tetrabutylammonium cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato)ruthenium(II)
N-719 dye
Sigma-Aldrich
Dye used in DSSCs for light absorption.
-
Potassium iodide electrolyte
KI; ≥99%
Sigma-Aldrich
Electrolyte used in DSSCs.
-
Graphite flakes
<45 μm; ≥99.99%
Sigma-Aldrich
Used in the preparation of graphene oxide.
-
Potassium permanganate
KMnO4; 97%
Sigma-Aldrich
Oxidizing agent in the preparation of graphene oxide.
-
Sulfuric acid
H2SO4; 97%
Sigma-Aldrich
Used in the preparation of graphene oxide.
-
Hydrochloric acid
HCl; 37%
Sigma-Aldrich
Used in the preparation of graphene oxide.
-
Hydrogen peroxide
H2O2; 30%
Sigma-Aldrich
Used to stop the oxidation reaction in the preparation of graphene oxide.
-
TiO2 powder
P25; 21 nm; ≥99.5%
Sigma-Aldrich
Semiconductor material used in the photoanode of DSSCs.
-
(3-aminopropyl)triethoxysilane
APTES; 99%
Sigma-Aldrich
Used for amine functionalization of TiO2 nanoparticles.
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