催化光解水课件.ppt

1、可见光催化分解水的可见光催化分解水的研究进展研究进展 photocatalytic degradation reactions such as photo-oxidation of organic compounds using oxygen molecules that are generally downhill reactions.1972年年 Fujishi ma和和 Honda 首次报道了可在以首次报道了可在以 Ti O2为为光阳极的光电化学电池中光阳极的光电化学电池中,用紫外光照射光阳极使水分解为用紫外光照射光阳极使水分解为 H2和和 O2,这是具有这是具有“里程碑里程碑”意义的一

2、个重要发现意义的一个重要发现,这预示这预示着人们能利用廉价的太阳能通过半导体催化使水分解从而获得着人们能利用廉价的太阳能通过半导体催化使水分解从而获得清洁的氢燃料。清洁的氢燃料。光路及结构光路及结构v 由铂电极（碱液）和TiO2电极（酸液）组成，且TiO2电极上负载铂v 半导体TiO2上负载Pt,有人把它当阴极，其实作用更像催化剂。v 在没有外电路只有水作为电介质的情况下，光激发产生的电子无法向体系外上导体中一样有序的从 光阳极到光阴极。v 铂的主要功能是聚集和传递电子，促进 光还原水放氢的反应优点：放氢和放氧可以在不同电极上进行减少电荷复合概率为什么研究光催化光解水？为什么研究光催化光解水？

3、v水几乎不吸收可见光，从太阳辐射到地球表面的光不能直接将水分解v借助有效的光催化剂才能实现光分解水v光催化是指含有催化剂的反应体系：即光照激发催化剂与反应物形成络合物，从而加速反应v当催化剂和光不存在时，改反应进行极慢，或者不进行v光催化分解水包括以半导体为催化剂的光电化学分解水制氢以及金属配合物来模拟光合作用的光解水制氢光催化分解水光催化分解水 的反应机理的反应机理1.absorption of photons to form electronhole pairs.2.charge separation and migration of photogenerated carriers.3.C

4、onstruct the active sites for redox reactions.h+e-Reduction OxidationCBVBH2OO2H+H2H+/H2（SHE0 V）O2/H2O（E1.23 V）e-e-+h+e-+h+e-h+h+hBulk recombinationSurface recombination半导体催化光解水制氢热力学原理半导体催化光解水制氢热力学原理半导体微粒要完全分解水必须满足如下半导体微粒要完全分解水必须满足如下基本条件基本条件：半导体微粒禁带宽度半导体微粒禁带宽度 即能隙即能隙 必须大于水的分解电压必须大于水的分解电压 理论值理论值1.23eV

5、;光生载流子光生载流子(电子和空穴电子和空穴)的的电位必须分别满足将水还原成电位必须分别满足将水还原成氢气和氧化成氧气的要求。具氢气和氧化成氧气的要求。具体地讲体地讲,就是光催化剂价带的位就是光催化剂价带的位置应比置应比 O2/H2O的电位更正的电位更正,而而导带的位置应导带的位置应 比比H2/H2O更负更负;光提供的量子能量应该大于光提供的量子能量应该大于半导体微粒的禁带宽度半导体微粒的禁带宽度。683 1.80eV400 3.07eVEE 1.8eV太阳光谱图太阳光谱图设计在可见区内有强吸收的半导体材设计在可见区内有强吸收的半导体材料是高效利用太阳能的关键性因素。料是高效利用太阳能的关键性

6、因素。UV Visible Infrared683 1.80eV400 3.07eV常见半导体材料的能带结构常见半导体材料的能带结构-1.00.01.02.03.0SrTiO3TiO2SnO23.2eV3.23.8WO32.8Ta2O5ZrO2Nb2O5H+/H2（E0 V）4.65.03.43.23.6ZnOZnSSiC3.0Evs.SHE(pH=0)/eVCdSO2/H2O（E1.23 V）2.4L绝大部分绝大部分只只能吸收能吸收不到不到5 5的太阳的太阳光光(紫外部紫外部分分)!影响光催化效率的主要因素影响光催化效率的主要因素制约光催化制氢实用化的主要原因是：制约光催化制氢实用化的主要原

7、因是：1)1)光化学稳定的半导体光化学稳定的半导体(如：如：TiOTiO2 2)的能隙太宽的能隙太宽(以以 2.0 eV2.0 eV为宜为宜)只吸收紫外光；只吸收紫外光；2)2)光量子产率低光量子产率低(约约4%)4%)，最高不超过，最高不超过10%10%；3)3)具有与太阳光谱较为匹配能隙的半导体材料具有与太阳光谱较为匹配能隙的半导体材料(如：如：CdSCdS等等)存存在光腐蚀及有毒等问题，而在光腐蚀及有毒等问题，而p-p-型型InPInP、GaInPGaInP2 2等虽具有理想的等虽具有理想的能隙，且一定程度上能抗光腐蚀，但其能级与水的氧化还原能隙，且一定程度上能抗光腐蚀，但其能级与水的氧

8、化还原能级不匹配。能级不匹配。因此，探索高效、稳定和经济的可见光响应的光催化材料是因此，探索高效、稳定和经济的可见光响应的光催化材料是光催化制氢实用化的关键课题之一。光催化制氢实用化的关键课题之一。5、影响光催化效率的主要因素、影响光催化效率的主要因素(1)催化剂的种类催化剂的种类 大多集中于大多集中于Ti4+、Zr5+、Nb5+、Ta5+基具有基具有d0电子构电子构型的化合物及型的化合物及In3+、Ga3+、Ge4+、Sn4+基具有基具有d10构型构型的的p区金属化合物。区金属化合物。常见的光催化剂：常见的光催化剂：TiO2、ZnO、过渡金属过渡金属(复合复合)氧氧(硫硫/硒硒)化物如化物如

9、ZrO2,CdS,Co3O4,WO3,Fe3O4,IrO2,RuO2,-Bi2O3等。具有层状钙钛矿结构的复合氧化等。具有层状钙钛矿结构的复合氧化物如钛酸盐、铌酸盐和钽酸盐等。如：物如钛酸盐、铌酸盐和钽酸盐等。如：NiO-K4Nb6O17，RuO2-Ba2Ti4O9(2)催化剂的晶体结构：催化剂的晶体结构：v 组成组成相同、晶相不同的催化剂的光催化活性差别较大相同、晶相不同的催化剂的光催化活性差别较大，比如锐钛矿，比如锐钛矿TiO2的光催化活性比金红石的高，可能是因为锐钛矿导带位置比水的的光催化活性比金红石的高，可能是因为锐钛矿导带位置比水的还原电位高出大约还原电位高出大约20 mV，而金红石

10、导带位置比水的还原电位低。，而金红石导带位置比水的还原电位低。v 锐钛矿与金红石相以一定比例共存锐钛矿与金红石相以一定比例共存时时(如如P25)，光生电子，光生电子-空穴对的分离空穴对的分离效率更高，使得光催化效果比单一晶相更好。效率更高，使得光催化效果比单一晶相更好。v 晶格内部的缺陷同样影响催化剂的光催化活性晶格内部的缺陷同样影响催化剂的光催化活性。金红石型。金红石型TiO2(001)单单晶上的氧空位形成的缺陷是晶上的氧空位形成的缺陷是H2O氧化为氧化为H2O2的反应活性中心，但有时的反应活性中心，但有时缺陷也可能成为光生电子缺陷也可能成为光生电子-空穴的复合中心。空穴的复合中心。v 晶粒

11、尺寸对光催化性能也有较大影响晶粒尺寸对光催化性能也有较大影响。粒子越小，电子和空穴在本体。粒子越小，电子和空穴在本体的复合几率越小，量子效率也越高。此时，禁带间隙能增加，禁带边的复合几率越小，量子效率也越高。此时，禁带间隙能增加，禁带边缘移动，加强了半导体缘移动，加强了半导体TiO2的氧化还原能力，提高光催化活性；的氧化还原能力，提高光催化活性；v 粒径减小也使表面原子迅速增加粒径减小也使表面原子迅速增加，反应活性增强，比表面积增大，光，反应活性增强，比表面积增大，光吸收效率提高。较小的粒径还可减少漫反射，提高光的吸收量。吸收效率提高。较小的粒径还可减少漫反射，提高光的吸收量。(3)、受激电子

12、、受激电子-空穴对存活寿命：空穴对存活寿命：v 电子电子-空穴的复合与其分别参与水的还原和氧化反应是一对竞争反应。抑空穴的复合与其分别参与水的还原和氧化反应是一对竞争反应。抑制电子制电子-空穴的复合，提高其寿命，是目前提高效率的主要途径。包括：空穴的复合，提高其寿命，是目前提高效率的主要途径。包括：1)沉积贵金属沉积贵金属。负载。负载Pt、Ru等。等。2)掺杂金属或非金属离子掺杂金属或非金属离子。在半导体价带与导带间形成一个缺陷能量状态，。在半导体价带与导带间形成一个缺陷能量状态，为光生电子提供了一个跳板，可以利用能量较低的可见光激发电子，由为光生电子提供了一个跳板，可以利用能量较低的可见光激

13、发电子，由价带分两步传输到导带，从而减少光生电子空穴复合。价带分两步传输到导带，从而减少光生电子空穴复合。3)复合半导体复合半导体。在二元复合半导体中，两种半导体之间的能级差能使光生。在二元复合半导体中，两种半导体之间的能级差能使光生载流子由一种半导体微粒的能级注入到另一种半导体的能级上，导致了载流子由一种半导体微粒的能级注入到另一种半导体的能级上，导致了有效和长期的电荷分离。有效和长期的电荷分离。(3)、受激电子、受激电子-空穴对存活寿命：空穴对存活寿命：5)光催化剂表面结构的影响光催化剂表面结构的影响。利用对催化剂的表面修饰来增加其表面的。利用对催化剂的表面修饰来增加其表面的缺陷结构，增加

14、比表面积，以提高催化剂的光催化活性。表面修饰常缺陷结构，增加比表面积，以提高催化剂的光催化活性。表面修饰常用的方法有：表面酸化、表面孔化、表面还原等途径。用的方法有：表面酸化、表面孔化、表面还原等途径。(4)、逆反应的程度：、逆反应的程度：H2和和O2的逆反应可以通过以下途径进行：的逆反应可以通过以下途径进行：1)在半导体表面已形成的分子在半导体表面已形成的分子H2和和O2，以气泡形式留在催化剂上，当它们，以气泡形式留在催化剂上，当它们脱离时气泡相互结合产生逆反应；脱离时气泡相互结合产生逆反应；2)己进入气相的己进入气相的H2和和O2，在催化剂表面上再吸附并反应；，在催化剂表面上再吸附并反应；

15、3)如果半导体负载了某些金属如如果半导体负载了某些金属如Pt等，在该催化剂上产生的氢原子，可通等，在该催化剂上产生的氢原子，可通过过“溢流溢流”作用与表面所产生的氧原子反应。作用与表面所产生的氧原子反应。v 由于存在电子和空穴的复合和逆反应，在没有牺牲剂的情况下半导体光由于存在电子和空穴的复合和逆反应，在没有牺牲剂的情况下半导体光催化效率通常不高。因此，抑制催化效率通常不高。因此，抑制H2和和O2逆反应是光分解水领域的研究逆反应是光分解水领域的研究热点之一。热点之一。(4)、逆反应的程度：、逆反应的程度：v 抑制抑制H2和和O2逆反应方法有：逆反应方法有：v 典型的典型的Pt-TiO2体系中，

16、由于体系中，由于Pt上存在快速的逆反应，因此水溶液中难以分解水，上存在快速的逆反应，因此水溶液中难以分解水，但高浓度但高浓度CO32-溶液中能有效产氢和氧。催化剂上的溶液中能有效产氢和氧。催化剂上的CO32-阻止阻止Pt上的逆反应，上的逆反应，同时通过形成过碳酸根促进氧的释放。同时通过形成过碳酸根促进氧的释放。v 加牺牲试剂：向体系加入电子给体不可逆消耗产生的空穴加牺牲试剂：向体系加入电子给体不可逆消耗产生的空穴(或羟基自由基或羟基自由基)，可，可提高放氢反应效率；或加入电子受体不可逆地结合产生的电子，促进放氧反应提高放氢反应效率；或加入电子受体不可逆地结合产生的电子，促进放氧反应等都是有效的

17、手段。在等都是有效的手段。在TiO2光催化体系中加入电子给体光催化体系中加入电子给体I-，放氢速率明显提高，放氢速率明显提高，而而Fe3+的加入则特别显著地提高了产氢、氧效率。的加入则特别显著地提高了产氢、氧效率。(5)其他因素其他因素1、溶液溶液pH值：值：2、光强：光强：低光强下光催化反应速率与光强成线性关系。中等强度的光照低光强下光催化反应速率与光强成线性关系。中等强度的光照下，速率与光强的平方成线性关系。光源与反应物质的距离越小，即下，速率与光强的平方成线性关系。光源与反应物质的距离越小，即光强越强，催化剂的催化活性越高。这是因为随着距离的缩短，照射光强越强，催化剂的催化活性越高。这是

18、因为随着距离的缩短，照射在反应器上的光强增强，光子利用率提高，从而提高催化剂的活性。在反应器上的光强增强，光子利用率提高，从而提高催化剂的活性。3、反应物浓度：反应物浓度：反应物浓度的影响与光强很相似。浓度低时反应速率与反应物浓度的影响与光强很相似。浓度低时反应速率与反应物初始浓度符合反应物初始浓度符合Langmuir-Hinshelwood关系式。当浓度增加到一关系式。当浓度增加到一定程度时，随着浓度的增加反应速率有所增大，但浓度增加到一定的定程度时，随着浓度的增加反应速率有所增大，但浓度增加到一定的值以后，将不再影响反应速率。值以后，将不再影响反应速率。4、温度：温度：温度对光催化反应影响

19、不大。温度对光催化反应影响不大。5、无机离子：无机离子：无机阴离子在光催化反应中起的作用各不相同，有的对反无机阴离子在光催化反应中起的作用各不相同，有的对反应起促进作用，有的则会抑制反应的发生。应起促进作用，有的则会抑制反应的发生。光催化光催化染料敏化半导体染料敏化半导体染料敏化半导体染料敏化半导体OCOOHBrOBrBrHOBrTEOAI3/I-Fe3+/Fe2+Br2/Br-e-e-E.Y*E.YH+/H2e-e-+0.54 V+0.77 V+1.09 VCBVB(Pt)展望展望 太阳能的开发利用是人类进入太阳能的开发利用是人类进入21世纪必须解决世纪必须解决的难题，而研制在的难题，而研制

20、在可见光区高效稳定可见光区高效稳定的光催化材料是的光催化材料是今后利用太阳能制氢的关键内容。今后利用太阳能制氢的关键内容。应重视和加强光催应重视和加强光催化分解水的基础理论研究，此外，应化分解水的基础理论研究，此外，应建立光催化分解建立光催化分解水循环反应体系，重视光催化分解水制氢设备的研究。水循环反应体系，重视光催化分解水制氢设备的研究。习题练习习题练习1.以下哪个不是半导体微粒要完全分解水必须满足的基本条件（）(A)半导体微粒禁带宽度必须大于水的分解电压理论值1.23eV(B)光催化剂价带位置应比O2/H2O的电位更负，导带位置应比H2/H2O更正(C)光提供的量子能量应该大于半导体微粒的

21、禁带宽度(D)载流子的有效分离习题练习习题练习2 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇的氧化锆晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池说法错误的是（）(A)在熔融电解质中，O2由正极移向负极(B)电池的总反应是2C4H10+13O2 8CO2+10H2O(C)通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e 2O2(D)通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e+13O2 4CO2+5H Ov3.下图是某空间站能量转化系统局部示意图，其中水电解系统及燃料电池系统中的溶液均采用KOH溶液下列有关说法不正确的是（D）(A)该能量转化系统中的水可以循环使

22、用(B)水电解系统实现由电能到化学能的转化(C)燃料电池系统实现化学能到电能的转化(D)燃料电池系统产生的能量实际上来自于水v4.关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是（）(A)构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使 氢成为二级能源(B)设法将太阳光聚焦，产生高温使水分解产生氢气(C)寻找高效催化剂，使水分解产生氢气(D)寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气。v 5.如图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为 下列关于该电池叙述错误的

23、是：（B ）(A)电池工作时，是将太阳能转化为电能(B)电池工作时，离子在镀铂导电玻璃电极上放电(C)电池中镀铂导电玻璃为正极(D)电池的电解质溶液的浓度不会减少22+223+223/()/+232/32/hTiOSTiOSTiOSTiOSeIeITiOSITiOSI 激发态思考题思考题v 从能源角度考虑，光解水制氢是太阳能光化学转换与储存的最好途径。这类方法的创新之处在于将取之不尽的太阳能通过光化反应转换为储存于单质态氢的化学能。其中，半导体催化光解水制氢技术被人们广泛关注与研究，目前面临的问题如光量子化效率较低，与太阳光谱较为匹配能隙的半导体材料较少，因此，探索高效、稳定和经济的可见光响应

24、的光催化材料是光催化制氢实用化的关键课题之一。请回答以下问题：（1）半导体微粒要完全分解水必须满足的基本条件（2）请列举影响光催化效率的主要因素及可采取的对应方法 思考题答案思考题答案半导体微粒禁带宽度 即能隙必须大于水的分解电压 理论值1.23eV;光生载流子(电子和空穴)的电位必须分别满足将水还原成氢气和氧化成氧气的要求。具体地讲,就是光催化剂价带的位置应比 O2/H2O的电位更正,而导带的位置应 比H2/H2O更负;光提供的量子能量应该大于半导体微粒的禁带宽度。载流子的有效分离第二问：催化剂的种类及晶体结构：减少催化剂的粒径，提高比表面积、合理控制内部缺陷受激电子-空穴对存活寿命：对催化

25、剂材料进行：沉积贵金属、掺杂金属或非金属离子、复合半导体、光敏化、表面修饰等降低逆反应：添加牺牲剂其他影响因素如光强、溶液pH、反应物温度等思考题思考题v太阳能电池的工作原理就是将某些半导体材料的光伏效应放大化。以Si为例，从半导体能带模型角度解释太阳能电池发电原理。染料敏化纳米晶体太阳能电池 目前目前，DSSCsDSSCs的光电转化效率已能稳定在的光电转化效率已能稳定在1010以上，寿命能达以上，寿命能达15152020年，且其制造成本仅为硅太阳能电池的年，且其制造成本仅为硅太阳能电池的1/51/51/10.1/10.Ref：ORegan B.and Grtzel M.,Nature,199

26、1,353,737740 19911991年年，GrGrtzel M.tzel M.于于NatureNature上发表了关于染料敏化纳米上发表了关于染料敏化纳米晶体太阳能电池（晶体太阳能电池（Dye Sensitized Solar CellsDye Sensitized Solar Cells，简称，简称DSSCs DSSCs）的文）的文章以较低的成本得到了章以较低的成本得到了7%7%的光电转化效率，的光电转化效率，为利用太阳能提供为利用太阳能提供了一条新的途径了一条新的途径.19971997年年，该电池的光电转换效率达到了，该电池的光电转换效率达到了10%11%10%11%，短路电流达，短

27、路电流达 到到18mA/cm18mA/cm2 2,开路电压达到开路电压达到720mV720mV；19981998年年，采用固体有机空穴传输材料替代液体电解质的全固态，采用固体有机空穴传输材料替代液体电解质的全固态 GratzelGratzel电池研制成功，其单色光电转换效率达到电池研制成功，其单色光电转换效率达到33%33%，从而引，从而引 起了全世界的关注。起了全世界的关注。优 点制成透明的产品，应用范围广；在各种光照条件下使用；光的利用效率高；对光阴影不敏感；可在很宽温度范围内正常工作 电池结构 染料敏化纳米晶体太阳能电池（DSSCs）（或称Grtzel型光电化学太阳能电池）主要包括镀有透

28、明导电膜的玻璃基底镀有透明导电膜的玻璃基底，染料敏化的半导体材料染料敏化的半导体材料、对电极对电极以及电解电解质质等几部分。阳极：染料敏化半导体薄膜染料敏化半导体薄膜阴极：镀铂的导电玻璃镀铂的导电玻璃 电解质：I3-/I-TiO2膜:520um,14mg/cm2导电玻璃：810/工作原理Voc=1/q【（Ef）TiO2(E（R/R-）)】S+h S*S*S+e-CB(TiO2)S+A-S+A A+e-(CE)A-评价性能的参数（一）=LHE（）injc LHE（）=1-10-()为每单位平方厘米膜表面覆盖染料的摩尔数;()为染料吸收截面积。inj=kinj/(-1+kinj)kinj为电子注入

29、的速率常数；为激发态寿命。入射单色光的光电转换效率(IPCE)inj为电子注入为电子注入的效率的效率 c是电极收集注入电荷的效率 c是电极收集是电极收集注入电荷的效率注入电荷的效率 光吸收效率光吸收效率Ref:Nazeeruddin,M.K.,Grtzel,M.,J.Am.Chem.Soc.1993,115,6382socphglobalIffVi/)(iph：短路电流；短路电流；Voc：开路电压；开路电压；ff：填充因子；填充因子；Is：入射光强度。入射光强度。总转化效率(输出功率与输入功率之比)：评价性能的参数（二）评价性能的参数（二）影响电池光电转化效率的因素采光效率采光效率电子的注入电

30、子的注入收集效率收集效率有机光敏染料的光吸收性能有机光敏材料与纳米微晶半导体材料的能级的匹配电子在薄膜中的扩散性能研究进展研究进展敏化剂敏化剂纳米半导体材料纳米半导体材料电解质电解质v其他方面其他方面敏化剂敏化剂 吸收尽可能多的太阳光；紧密吸附在纳米晶网络电极表面；（COOH,-SO3H,PO3H2等）与相应的纳米晶的能带相匹配；激发态寿命足够长；具有长期的稳定性 敏化剂分类联吡啶金属络合物系列 v酞菁（Phthalocyanine）系列v卟啉（Porphyrin）系列纯有机染料系列NNNNHOOCCOOHCOOHCOOHRuSCNNCSN3NNNRuHOOCCOOHCOOHNCSNCSSCN

31、Black dyeRef:Nazeeruddin M.K.,et al.,J.Am.Chem.Soc.,1993,115,6382 Nazeeruddin M.K.,et al.,Chem.Commun.,1997,1705-1706联吡啶金属络合物系列联吡啶金属络合物系列Ref:Hagfeldt A.and Grtzel M.,Acc.Chem.Res.,2000,33,269-277Wavelength nm纳米半导体材料 金属硫化物、金属硒化物、钙钛矿以及钛、锡、锌、钨、锆、铪、锶、铁、铈等的氧化物均可用作DSSCs的中的半导体材料.1999 年,Guo（1）报道了Nb2O5 染料敏化的

32、太阳能电池.2000 年,Poznyak（2）等人还报道了纳米晶体In2O3 薄膜电极 的光电化学性质.在国内，目前北京大学的研究者（3）们对各种染料敏化纳米薄膜研 究得较多。在这些半导体材料中,TiO2,ZnO 和SnO2的性能较好.Ref （1）Guo P,Aegenter M A.Thi n Soli d Film,1999,351:290 （2）Poznyak S K,Kulak A Electrochimica Acta,2000,45:1595 （3）李斌等，感光科学与光化学,2000，18，336纳米TiO2 薄膜极材料Scanning electron micrograph o

33、f the surface of a mesoporous anatase film prepared from a hydrothermally processed TiO2 colloid.The exposed surface planes have mainly 101 orientation.Porosity:50%.Average pore size:15nm;制备方法：制备方法：溶胶凝胶法；溶胶凝胶法；水热反应法；水热反应法；溅射法；溅射法；醇盐水解法；醇盐水解法；溅射沉积法；溅射沉积法；等离等离子喷涂法子喷涂法；丝网印刷法等丝网印刷法等微观结构微观结构（孔径（孔径 气孔率）气孔

34、率）Ref：ORegan B.and Grtzel M.,Nature,1991,353,737电 解 质 材 料 液态电解质存在的缺点：液态电解质存在的缺点：(1)易导致敏化染料的脱附;(2)溶剂易挥发,与敏化染料作用导致染料降解;(3)密封工艺复杂;(4)载流子迁移速率很慢,在高强度光照时不稳定;(5)存在其他氧化还原反应Ref：Tennakone K,Perera V P S,et al.J.Phys.D:Appl.Phys.,1999,32,374.固 态 空 穴 传 输 材 料 Grtzel 等人在1998 年用2,2,7,7-四(N,N-二对甲氧基苯基氨基)-9,9-螺环二芴(OM

35、eTAD,如下图所示)作为空穴传输材料,得到了单色效率高达33%的电池。Bach U,Lupo D,Comte P,et al.Nature,1998,395:583 面临的主要问题v染料问题染料问题（现在公认使用效果较好的N3 制备过程较复杂,因而价格也比 较昂贵。因此,寻找低成本而性能良好的染料成为当前研究的一个热点）v纳米材料纳米材料（如何获得制备方法简单、尺寸分布可控的纳米材料？）v电解质及基体材料电解质及基体材料（为达到商业化的目标 溶液电解质要逐步用固体电解质取代，以提高稳定性和使用寿命）v 电池的串并联问题电池的串并联问题 结 论v成本低：仅为硅太阳能电池的1/51/10；v寿命长：使用寿命可达15-20年；v大规模生产：结构简单、易于制造。因此，DSSCs是一类非常有前途的清洁太阳能转换装置，对它的研究将有利于缓解当今世界的能源危机问题，具有非常重要的现实意义。样样 机机