1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1 二氧化钛概述

tio₂ (二氧化钛)是一种新型的无机材料。tio₂具有无毒性、稳定性好、催化活性高、紫外吸收能力强等很多优异的物理化学性质^[1,2]，是一种优良的半导体材料。纳米级tio₂粉体具有比表面积大、光吸收性能好等优点，特别是对紫外光的吸收能力较强^[3]。

1.1 纳米tio₂的结构特征与基本性质

自然界存在的以及人工合成的tio₂主要有三种晶型：锐钛矿(四方晶系，a=b=3.784aring;, c=9.502 aring;)、金红石(四方晶系，a=b=4.584aring;, c=2.953 aring;)和板钛矿(斜方晶系，a=5.436aring;, b=9.166aring;, c=5.135 aring;)^[4]。其中，板钛矿tio₂很不稳定，所以很少使用；金红石tio₂具有良好的热稳定性，锐钛矿tio₂和板钛矿tio₂的晶型在高温下能够转变为金红石。

1.2纳米tio₂的制备方法

目前，用于合成不同形貌与结构的纳米tio₂的方法有很多，可以分为气相、固相以及液相反应法^[5]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1、本课题要研究或解决的问题：光阳极作为 dsscs的核心组成部分，其主要材料是用于吸附染料的宽带隙tio2多孔膜。为提高dsscs的光电转换效率，优化后的tio2光阳极膜需要具备三个优点：比表面积高、电子传输快、光散射性能好。然而，以上三个优点往往会互相制约，不能在单一的tio2膜层中实现，例如由纳米晶tio2颗粒组成的膜具有较高的比表面积，但是在颗粒之间存在大量的晶界，电子和空穴的复合率较高。而具有较高散射性能的大颗粒会降低tio2膜层的比表面积，从而降低染料吸附量。一维材料可以在纳米多孔光阳极膜中提高电子传输速率，但比表面积较低依然制约着光电性能进一步提高。

具有多孔结构的tio2微球，可以提供较大的孔径，适用于多孔tio2电极的制备。在tio2微球制备的光阳极膜层中有两种不同的孔，一是在tio2微球中由纳米小颗粒堆积而形成的内部小孔，另一种则是tio2微球之间互相叠堆存在的外部大孔，此类大孔的孔道相当于为电解液的扩散提供了一条”高速通道”，使得电解液快速的渗透入光阳极膜层。另外，光阳极中tio2薄膜的光散射性能与tio2的粒径相关，小颗粒虽然能提供较大的比表面积，但光散射性能较差，造成相当部分光的损失。根据米氏理论，tio2微球的粒径与可见光的波长相近，具有较好光的散射能力，从而可以增加光在光阳极膜中的光程，提高光的利用率，增大光电流。将tio2小颗粒与tio2微球同时应用于dsscs光阳极组装成双层膜结构，不仅可以保证膜层较高的比表面积，吸附足够的染料，同时也可以提高光散射性能，提高光的利用率。

2、拟采用的研究手段（途径）：通过光阳极原料的制备、光阳极制备和pt对电极的制备，将上述敏化后的光阳极灌注电解液与对电极封装起来作为染敏电池，然后用x射线衍射（xrd）和电化学测试技术对所制备的电池进行表征和性能测试，考察光阳极、敏化剂等因素对电池性能的影响，找到最优的操作条件。