CN103779091A - 一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用 - Google Patents

一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN103779091A
CN103779091A CN201210407160.9A CN201210407160A CN103779091A CN 103779091 A CN103779091 A CN 103779091A CN 201210407160 A CN201210407160 A CN 201210407160A CN 103779091 A CN103779091 A CN 103779091A
Authority
CN
China
Prior art keywords
modified nano
nano sio
sio
particle
sio2
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201210407160.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103779091B (zh
Inventor
黄宇剑
周晓文
方世璧
林原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Chemistry CAS
Original Assignee
Institute of Chemistry CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Chemistry CAS filed Critical Institute of Chemistry CAS
Priority to CN201210407160.9A priority Critical patent/CN103779091B/zh
Publication of CN103779091A publication Critical patent/CN103779091A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103779091B publication Critical patent/CN103779091B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种改性纳米SiO2及其制备方法。该改性纳米SiO2由下述方法制成：聚乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯与纳米SiO2进行反应即得所述改性纳米SiO2。本发明所提供的改性纳米SiO2及其制备方法与应用具有以下优点：1、用廉价的聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯改性纳米SiO2粒子操作简单，对设备要求低。2、用该方法制备出的改性纳米SiO2在聚合物中具有高的相容性，其应用在染料敏化太阳能电池时展现出高的性能，使得所制备的电池具有高的光电转化性能。

Description

一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用。
背景技术
纳米粒子在诸如高分子材料填充改性得到了广泛的应用，如在染料敏化太阳能电池中的应用。目前所有用来提高固态聚合物电解质的室温离子电导率的各种方法中，通过向聚合物中添加无机纳米粒子形成纳米复合固态聚合物电解质是一种较为有效的方法。纳米粒子的加入除了有对电解质增强补强的作用外，分散的无机粉末对残留在电解质中的水份和有机溶剂具有亲和作用，能够将这些杂质“俘获”从而起到界面稳定剂的作用；另一方面，高介电常数无机粒子的加入能够促使金属盐的解离和抑制聚合物结晶，在粒子表面形成特殊的离子通道，从而提高离子电导率。可见，向固态聚合物电解质中添加纳米粒子具有提高离子电导率，增强机械强度和电解质界面稳定性的功能。
由于纳米粒子容易团聚，而且与聚合物相容性差。因此要制备性能优良的纳米粒子复合材料,关键在于解决纳米粒子团聚和聚合物相容性差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用，该制备方法为一种工艺简单、成本低的纳米SiO2粒子改性方法；本发明提供的改性纳米SiO2具有重复性好、稳定性好和与聚合物相容性好等优点。
本发明所提供的一种改性纳米SiO2的制备方法，包括如下步骤：
聚乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯与纳米SiO2进行反应即得所述改性纳米SiO2。
上述的制备方法中，所述纳米SiO2的粒径可为7nm～100nm，具体可为7nm～14nm、7nm或14nm。
上述的制备方法中，所述反应的溶剂可为四氢呋喃、乙腈和二氯甲烷中至少一种，如四氢呋喃。
上述的制备方法中，所述反应的温度可为60℃~100℃，时间可为2~24时，如在60℃下反应6小时或8小时。
本发明进一步提供了由上述方法制备得到的改性纳米SiO2。
本发明还提供了一种改性纳米SiO2粒子掺杂共混聚合物电解质，其由上述改性纳米SiO2和共混聚合物组成，所述改性纳米SiO2与共混聚合物的质量份数比为（1~15）：（1~100），具体可为（1~5）：50、1：50、1：30或1：10；
所述共混聚合物可为聚氧化乙烯/聚醋酸乙烯酯或聚甲基丙烯酸甲酯/聚醋酸乙烯酯，其中该共混聚合物中，聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯与聚醋酸乙烯酯的质量份数可在1：（1~5）的范围内进行调节，如3：7。
本发明进一步提供了上述改性纳米SiO2粒子掺杂共混聚合物电解质在制备染料敏化太阳能电池中的应用。
本发明所提供的改性纳米SiO2及其制备方法与应用具有以下优点：
1、用廉价的聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯改性纳米SiO2粒子操作简单，对设备要求低。
2、用该方法制备出的改性纳米SiO2在聚合物中具有高的相容性，其应用在染料敏化太阳能电池时展现出高的性能，使得所制备的电池具有高的光电转化性能。
附图说明
图1为聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、改性SiO2和实施例1制备的改性纳米SiO2的红外谱图。
图2为实施例1和实施例3的电解质制备的全固态染料敏化太阳能电池的光电性能曲线。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，采用红外表征制备的改性纳米SiO2，采用光电性能曲线表征所制备的改性纳米SiO2掺杂前后聚合物性能。光电性能越高，说明改性纳米SiO2掺杂聚合物性能越好。
实施例1、制备改性纳米SiO2以及改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
（1）制备改性纳米SiO2
用聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯加入四氢呋喃中，超声直至完全溶解；将干燥过7nm的纳米SiO2超声分散于四氢呋喃中，超声时间20分钟；将超声完的SiO2的四氢呋喃溶液在搅拌加热过程中缓慢滴加聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯四氢呋喃溶液，滴加完毕后升温至60℃反应6小时。把溶剂真空旋蒸，干燥碾磨，得改性纳米SiO2粒子。
图1从上到下依次为聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、纳米SiO2和改性SiO2的红外谱图。
从图1中可看到改性后纳米的SiO2出现3000cm-1到2700cm-1甲基和亚甲基峰，以及910cm-1处环氧峰消失，说明改性成功。
（2）制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
加入0.35g聚醋酸乙烯酯、0.15聚甲基丙烯酸甲酯、0.083LiI和0.416g I2到四氢呋喃溶液中，搅拌均匀溶解。取0.01g步骤（1）制备的改性纳米SiO2粒子加入溶液，超声20分钟，真空干燥后得到改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物。
实施例2、制备改性纳米SiO2以及改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
（1）制备方法同实施例1中步骤（1）。
（2）制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质时，除了加入0.03g改性纳米SiO2粒子代替0.01g改性纳米SiO2粒子外，其余同实施例1。
实施例3、制备改性纳米SiO2以及改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
（1）制备方法同实施例1中步骤（1）。
（2）制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质时，除了加入0.05g改性纳米SiO2粒子代替0.01g改性纳米SiO2粒子外，其余同实施例1。
实施例4、制备改性纳米SiO2以及改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
（1）制备改性纳米SiO2
将聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯加入四氢呋喃中，超声直至完全溶解；将干燥过14nm的纳米SiO2超声分散于四氢呋喃中，超声时间30分钟；将超声完的SiO2的四氢呋喃溶液在搅拌加热过程中缓慢滴加聚乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的四氢呋喃溶液，滴加完毕后升温至60℃反应8小时。把溶剂真空旋蒸，干燥碾磨，得改性纳米SiO2粒子。
（2）制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
加入0.35g聚醋酸乙烯酯、0.15g聚甲基丙烯酸甲酯、0.083LiI和0.416g I2到四氢呋喃溶液中，搅拌均匀至溶解。取0.01g上述步骤（1）制备的改性纳米SiO2粒子加入溶液，超声20分钟，真空干燥后得到改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物。
实施例5、制备改性纳米SiO2以及改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
（1）制备方法同实施例4中步骤（1）。
（2）制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质
制备改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物电解质时，除了加入0.03g改性纳米SiO2粒子代替0.01g改性纳米SiO2粒子外，其余同实施例4。
实施例6、实施例1-5制备的聚合物电解质的应用
将上述制备的改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物应用于染料敏化太阳能电池中，并测所组装的电池的光电性能。
具体方法为：将二氧化钛胶体涂覆于FTO导电玻璃基底上（FTO为氟参杂二氧化锡），再进行450℃烧结得到厚度为10微米的二氧化钛薄膜，冷却后将其浸泡在5×10-4mol L-1N3（CIS-二硫氰酸基双(N,N'-2,2'-联吡啶-4,4'-甲酸)钌染料的无水乙醇溶液中，吸附12小时；之后将电极取出用无水乙醇冲洗干净，晾干后作为工作电极；将0.1mol L-1氯铂酸异丙醇溶液涂覆于FTO导电玻璃基底上，再进行390℃烧结15分钟得到自制的铂电极。将所制备的改性纳米SiO2粒子掺杂聚合物溶解在乙腈中，缓慢滴在工作电极上，压上自制铂电极，封装成三明治结构的电池并真空干燥彻底除去溶剂。
用电化学工作站（Model 273，EG&G）在室温条件下进行测试。采用氙灯为光源并用标准硅电池校正光强，光照面积为0.2cm-2。填充因子（ff）是指在J-V曲线中可获得最大输出功率的点上的电流电压乘积（Jopt*Vopt）与Jsc*Voc（Jsc为短路光电流，Voc为开路光电压）之比，它体现电池的输出功率随负载的变动特性。光电转换效率（η）则是Jopt*Vopt与输入的光功率Pin之比。
图2中从上到下依次是实施例1和实施例3制备的电解质制备的染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线。由图2可知，实施例1制备的电解质制备的电池的Jsc(短路光电流密度)为4.43mA/cm2，Voc为664mV，计算得到填充因子（ff）为0.58，光电转换效率（η）为1.71%，实施例3制备的电解质制备的电池的Jsc(短路光电流密度)为7.84mA/cm2，Voc为637mV，计算得到填充因子（ff）为0.61，光电转换效率（η）为3.04%。

Claims (8)

1.一种改性纳米SiO2的制备方法，包括如下步骤：
聚乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯与纳米SiO2进行反应即得所述改性纳米SiO2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纳米SiO2的粒径为7nm～100nm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述反应的溶剂为四氢呋喃、乙腈和二氯甲烷中至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述反应的温度为6℃~100℃，时间为2~24小时。
5.权利要求1-4中任一项所述方法制备的改性纳米SiO2。
6.一种改性纳米SiO2粒子掺杂共混聚合物电解质，其由权利要求5所述改性纳米SiO2和共混聚合物组成，所述改性纳米SiO2与共混聚合物的质量份数比为（1~15）：（1~100）。
所述共混聚合物为聚氧化乙烯/聚醋酸乙烯酯或聚甲基丙烯酸甲酯/聚醋酸乙烯酯。
7.权利要求6所述改性纳米SiO2粒子掺杂共混聚合物电解质在制备染料敏化太阳能电池中的应用。
8.一种染料敏化太阳能电池，其包括权利要求6所述改性纳米SiO2粒子掺杂共混聚合物电解质。
CN201210407160.9A 2012-10-23 2012-10-23 一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用 Expired - Fee Related CN103779091B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210407160.9A CN103779091B (zh) 2012-10-23 2012-10-23 一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210407160.9A CN103779091B (zh) 2012-10-23 2012-10-23 一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103779091A true CN103779091A (zh) 2014-05-07
CN103779091B CN103779091B (zh) 2016-10-26

Family

ID=50571229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210407160.9A Expired - Fee Related CN103779091B (zh) 2012-10-23 2012-10-23 一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103779091B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326447A (zh) * 2018-11-07 2019-02-12 广州金立电子有限公司 一种电解电容器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050094560A (ko) * 2004-03-23 2005-09-28 대한유화 주식회사 원단 코팅제 제조방법 및 그 코팅제
US20070293603A1 (en) * 2006-06-19 2007-12-20 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Epoxy adhesive composition and use thereof
CN101423735A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 武汉科技学院 环保型有机硅改性丙烯酸酯粘合剂的制备方法
CN102504611A (zh) * 2011-10-17 2012-06-20 中科院广州化学有限公司 一种改性二氧化硅及高性能锂离子电池隔膜和其应用
CN102605621A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 陕西科技大学 纳米SiO2改性聚丙烯酸酯制备织物防水透湿涂层剂的方法
CN102703009A (zh) * 2012-07-05 2012-10-03 黑龙江省科学院石油化学研究院 纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯改性环氧树脂胶粘剂的制备方法
CN102738275A (zh) * 2011-04-12 2012-10-17 苏州尚善新材料科技有限公司 一种太阳能电池组件背板及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050094560A (ko) * 2004-03-23 2005-09-28 대한유화 주식회사 원단 코팅제 제조방법 및 그 코팅제
US20070293603A1 (en) * 2006-06-19 2007-12-20 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Epoxy adhesive composition and use thereof
CN101423735A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 武汉科技学院 环保型有机硅改性丙烯酸酯粘合剂的制备方法
CN102738275A (zh) * 2011-04-12 2012-10-17 苏州尚善新材料科技有限公司 一种太阳能电池组件背板及其制备方法
CN102504611A (zh) * 2011-10-17 2012-06-20 中科院广州化学有限公司 一种改性二氧化硅及高性能锂离子电池隔膜和其应用
CN102605621A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 陕西科技大学 纳米SiO2改性聚丙烯酸酯制备织物防水透湿涂层剂的方法
CN102703009A (zh) * 2012-07-05 2012-10-03 黑龙江省科学院石油化学研究院 纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯改性环氧树脂胶粘剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
洪月蓉,张玲,牛建华,张天水,李春忠: "弹性体修饰纳米SiO2 粒子改性PBT", 《复合材料学报》, vol. 26, no. 3, 30 June 2009 (2009-06-30), pages 55 - 59 *
陈小花: "凝胶聚合物电解质的制备、改性及其在DSSC中的应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, no. 12, 15 December 2011 (2011-12-15), pages 1 - 89 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326447A (zh) * 2018-11-07 2019-02-12 广州金立电子有限公司 一种电解电容器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103779091B (zh) 2016-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bella et al. Interfacial effects in solid–liquid electrolytes for improved stability and performance of dye-sensitized solar cells
Chu et al. Highly stable carbon-based perovskite solar cell with a record efficiency of over 18% via hole transport engineering
KR101146667B1 (ko) 금속산화물 페이스트 조성물 및 그를 이용한 반도체 전극의제조방법
Wu et al. A polyblend electrolyte (PVP/PEG+ KI+ I2) for dye-sensitized nanocrystalline TiO2 solar cells
Lan et al. Influence of molecular weight of PEG on the property of polymer gel electrolyte and performance of quasi-solid-state dye-sensitized solar cells
Wang et al. Gel polymer electrolytes based on polyacrylonitrile and a novel quaternary ammonium salt for dye-sensitized solar cells
Gong et al. Polymer electrolyte based on polyethylene glycol for quasi-solid state dye sensitized solar cells
Lan et al. Template-free synthesis of closed-microporous hybrid and its application in quasi-solid-state dye-sensitized solar cells
Mohan et al. A highly stable and efficient quasi solid state dye sensitized solar cell based on Polymethyl methacrylate (PMMA)/Polyaniline Nanotube (PANI-NT) gel electrolyte
Jiao et al. Development of rapid curing SiO2 aerogel composite-based quasi-solid-state dye-sensitized solar cells through screen-printing technology
Sakali et al. Investigation on gel polymer electrolyte-based dye-sensitized solar cells using carbon nanotube
Sarwar et al. Transformation of a liquid electrolyte to a gel inside dye sensitized solar cells for better stability and performance
Li et al. The application of P (MMA-co-MAA)/PEG polyblend gel electrolyte in quasi-solid state dye-sensitized solar cell at higher temperature
Wu et al. Influence of solvent on the poly (acrylic acid)-oligo-(ethylene glycol) polymer gel electrolyte and the performance of quasi-solid-state dye-sensitized solar cells
Chen et al. A novel composite polymer electrolyte containing room-temperature ionic liquids and heteropolyacids for dye-sensitized solar cells
Lan et al. Influence of ionic additives NaI/I2 on the properties of polymer gel electrolyte and performance of quasi-solid-state dye-sensitized solar cells
Chou et al. Preparation of a working electrode with a conducting PEDOT: PSS film and its applications in a dye-sensitized solar cell
Du Pasquier et al. Aqueous coating of efficient flexible TiO2 dye solar cell photoanodes
CN102568834A (zh) 一种用于染料敏化太阳电池的电解质及其制备方法
CN110556481B (zh) 一种铅锡共混钙钛矿层及其制备方法和应用
KR101193175B1 (ko) 금속산화물 페이스트 조성물 및 그를 이용한 반도체 전극의 제조방법
CN103779091A (zh) 一种改性纳米SiO2及其制备方法与应用
CN102543449A (zh) 一种固态磁性聚合物电解质及其制备方法与应用
JP2003151355A (ja) 透明導電性基板およびそれを用いた色素増感型太陽電池
Zhang et al. End-functional silicone coupling agent modified PEO/P (VDF-HFP)/SiO2 nanocomposite polymer electrolyte DSSC

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161026

Termination date: 20191023

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee