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    近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料表/界面研究組撰寫(xiě)的有關(guān)二氧化鈦納米管研究的評(píng)述文章作為研究亮點(diǎn)在《材料化學(xué)雜志》發(fā)表，并成為該雜志網(wǎng)絡(luò)版2011年5月閱讀次數(shù)最多的十篇文章之一。該評(píng)述文章是對(duì)二氧化鈦納米管基太陽(yáng)能電池研究工作的全面總結(jié)，詳細(xì)綜述了用于制備高性能太陽(yáng)能電池的二氧化鈦納米管的制備、基于二氧化鈦納米管的幾類(lèi)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化、實(shí)際應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展。

 

    近年來(lái)，尋找清潔的可再生能源成為全球范圍的研究熱點(diǎn)。在眾多技術(shù)中，太陽(yáng)能電池備受關(guān)注。科學(xué)家們發(fā)展了多種光電轉(zhuǎn)換材料以提高太陽(yáng)能電池效率。銳鈦礦二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N環(huán)境友好的光功能材料，性質(zhì)穩(wěn)定，成本低，具有較高光催化性能和光電轉(zhuǎn)換效率，近年來(lái)迅速成為優(yōu)異的光催化材料和太陽(yáng)能電池材料并具有廣泛的應(yīng)用前景。

 

    固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料表/界面研究組近年來(lái)致力于二氧化鈦納米管制備方法、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其在太陽(yáng)能電池中應(yīng)用的研究，取得了較系統(tǒng)的研究成果：（1）成功制備了高度有序的多孔型二氧化鈦納米管陣列材料，并實(shí)現(xiàn)了二氧化鈦納米管陣列的可控生長(zhǎng)，其管徑可控范圍為20-250 nm，管長(zhǎng)為150 nm-500 μm，該材料在光催化、染料敏化太陽(yáng)能電池、超疏水等領(lǐng)域展現(xiàn)出十分優(yōu)異的性能。以此為基礎(chǔ)，研究人員將導(dǎo)電聚合物或金屬納米線(xiàn)和納米管沉積在二氧化鈦納米管中形成兩相交替排列的雜化復(fù)合材料，為高韌性二氧化鈦納米管/導(dǎo)電聚合物（半導(dǎo)體，金屬）納米線(xiàn)和納米管同軸材料的大面積制備提供了新的便捷途徑。（2）為了改善聚合物/二氧化鈦太陽(yáng)能電池界面結(jié)合力，研究人員通過(guò)新的N-(3,4二羥基苯乙基)-吡咯-2-甲酰胺(Dop-Py)仿生錨固劑組裝在二氧化鈦表面使吡咯(Py)單體在二氧化鈦納米管上電化學(xué)聚合，從而形成化學(xué)鍵和的p-n異質(zhì)結(jié)材料。使用仿生引發(fā)劑后，聚合速度更快，聚吡咯密度更大，聚吡咯與二氧化鈦間的界面結(jié)合力得到了極大改善，阻抗表征顯示電荷傳輸效率也得到了明顯改善，該化學(xué)鍵和的p-n結(jié)復(fù)合材料在光照和黑暗條件下的電阻呈現(xiàn)良好的可逆性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Adv. Mater. (2009, 21, 1964–1967)、Chem. Mater. ( 2009, 21 ,1198–1206)、Adv. Funct. Mater. (2009, 19, 1930–1938)、ACS Nano (2009, 3, 1249–1257)和J. Mater. Chem. ( 2010, 20, 6910–6915)上。

二氧化鈦納米粒子與納米管結(jié)構(gòu)中電子傳輸路徑的對(duì)比

管狀，多孔狀和圖案化基底上的TiO₂納米管以及TiO₂納米管上化學(xué)鍵和的p-n結(jié)的制備示意圖