相互に浸透する階層的なタイタニア構造の形成は,逆オパールにおける閉じ込められた合成による
Benjamin Mandlmeier1, Johann M Szeifert, Dina Fattakhova-Rohlfing
1Department of Chemistry and Center for NanoScience, University of Munich, Munich, Germany.
Journal of the American Chemical Society
|September 6, 2011
まとめ
強化されたメソポールを持つ階層的なタイタニアナノ構造は,閉じ込められた合成を使用して作成されました. これらの構造は,染料に敏感な太陽電池の性能を大幅に向上させ,4%の変換効率を達成します.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 再生可能エネルギーの再生可能エネルギー
背景:
- 先進的なナノ構造物の開発は,太陽エネルギー変換の改善に不可欠です.
- 階層的な多孔性材料は,表面積とアクセシビリティの点でユニークな利点を提供します.
研究 の 目的:
- 制御されたマクロポーラスとメソポーラス特性を有する階層的な周期性タイタニアナノ構造を合成する.
- メソ構造の形成と特性に対するマクロポラス・スキャフォールドの影響を調査する.
- 染料感知型太陽電池 (DSC) でこれらの階層構造の性能を評価する.
主な方法:
- 逆オパール・タイタニア・スキャフォールドとプラロニックP123表面活性剤を用いた限定合成.
- メソ構造の形成を研究するために,In situ 牧草インシデンス小角X線散射 (GISAXS).
- 表面積と毛穴のサイズを特徴付けるためのソープション測定.
- 合成されたチタニアナノ構造をアノドとして使用したDSCの製造と試験.
主要な成果:
- マクロポーラス・スキャフォールドとメソポーラス・タイタニアを備えた階層的なタイタニアナノ構造が成功裏に準備されました.
- マクロポラス・スキャフォードはメソストラクチャの組み立てに影響を与え,構造パラメータが大きくなり,収縮が減少しました.
- 階層構造は高表面積 (154 m2/g) と平均メソポールの大きさが6.1 nmであった.
- これらの階層構造を利用したDSCは,4%の変換効率を達成し,マクロポーラス・スキャフォールド (0.4%) 単独で10倍改善しました.
結論:
- 閉じ込められた合成は,階層的なナノ構造を作り出すための効果的な戦略です.
- 逆オパール・スキャフォールドは,メソポラスの性質を安定させ,強化する上で重要な役割を果たします.
- これらの階層的なタイタニアナノ構造は,高性能の染料感知型太陽電池に応用する大きな可能性を示しています.
