注册 English

长链双烷基次膦酸作为共吸附剂修饰TiO2光阳极

李景哲 ,  孔凡太 ,  武国华 ,  陈汪超 ,  黄阳 ,  方霞琴 ,  戴松元

downloadPDF
引用本文: 李景哲, 孔凡太, 武国华, 陈汪超, 黄阳, 方霞琴, 戴松元. 长链双烷基次膦酸作为共吸附剂修饰TiO2光阳极[J]. 物理化学学报, 2014, 30(4): 662-668. doi: 10.3866/PKU.WHXB201401242 shu
Citation:  LI Jing-Zhe, KONG Fan-Tai, WU Guo-Hua, CHEN Wang-Chao, HUANG Yang, FANG Xia-Qin, DAI Song-Yuan. Di-n-alkylphosphinic Acid with a Long Alkyl Chain as a Coadsorbent for Modifying TiO2 Photoanodes[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(4): 662-668. doi: 10.3866/PKU.WHXB201401242 shu

长链双烷基次膦酸作为共吸附剂修饰TiO2光阳极

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展计划项目（2011CBA00700) 

    国家自然科学基金（21003130，61204075) 

    中国科学院对外合作重点项目计划（GJHZ1220) 

    中国科学院仪器功能开发技术创新项目（yg2012067）资助 

摘要:

对TiO2/染料/电解质界面进行修饰是提高染料敏化太阳电池（DSC）性能的有效手段，其中引入共吸附剂有机小分子和染料共同吸附在TiO2表面是一种简单有效提高DSC性能的方法. 本文合成了长链的双正十二烷基次膦酸（DDdPA）作为染料的共吸附剂应用于染料敏化太阳电池. 通过红外光谱（FT-IR）表征DDdPA在TiO2表面的吸附；借助电化学阻抗谱（EIS）及强度调制光电流谱（IMPS）/强度调制光电压谱（IMVS）等技术表征了电子的传输与复合动力学过程. 研究发现，DDdPA可以很好地与染料共同吸附在TiO2表面；与二（3，3-二甲基丁基）次膦酸（DINHOP）相比，DDdPA的引入可以更好地抑制TiO2/染料/电解质界面处的电子复合；在优化浓度配比下，DDdPA的引入有效提高了器件的电子寿命，使TiO2导带边负移约30 mV，最终使器件的开路电压提高了47 mV，光电转换效率提升约10%.

English

    1. [1]

      (1) Yella, A.; Lee, H.W.; Tsao, H. N.; Yi, C.; Chandiran, A. K.; Nazeeruddin, M. K.; Diau, E. W.G.; Yeh, C.Y.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Science 2011, 334, 629. doi: 10.1126/science.1209688

      (1) Yella, A.; Lee, H.W.; Tsao, H. N.; Yi, C.; Chandiran, A. K.; Nazeeruddin, M. K.; Diau, E. W.G.; Yeh, C.Y.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Science 2011, 334, 629. doi: 10.1126/science.1209688

    2. [2]

      (2) Kong, F. T; Dai, S. Y. Prog.Chem. 2006, 18, 1409. [孔凡太, 戴松元. 化学进展, 2006, 18, 1409.](2) Kong, F. T; Dai, S. Y. Prog.Chem. 2006, 18, 1409. [孔凡太, 戴松元. 化学进展, 2006, 18, 1409.]

    3. [3]

      (3) Wang, M.; Bai, S.; Chen, A.; Duan, Y.; Liu, Q.; Li, D.; Lin, Y. Electrochim. Acta 2012, 77, 54. doi: 10.1016/j.electacta.2012.05.050(3) Wang, M.; Bai, S.; Chen, A.; Duan, Y.; Liu, Q.; Li, D.; Lin, Y. Electrochim. Acta 2012, 77, 54. doi: 10.1016/j.electacta.2012.05.050

    4. [4]

      (4) Li, W. X.; Hu, L. H; Dai, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2367. [李文欣, 胡林华, 戴松元. 物理化学学报, 2011, 27, 2367.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20111011(4) Li, W. X.; Hu, L. H; Dai, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2367. [李文欣, 胡林华, 戴松元. 物理化学学报, 2011, 27, 2367.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20111011

    5. [5]

      (5) Wang, Z. S.; Yamaguchi, T.; Sugihara, H.; Arakawa, H. Langmuir 2005, 21, 4272. doi: 10.1021/la050134w(5) Wang, Z. S.; Yamaguchi, T.; Sugihara, H.; Arakawa, H. Langmuir 2005, 21, 4272. doi: 10.1021/la050134w

    6. [6]

      (6) Kou, D. X.; Liu, W. Q.; Hu, L. H.; Chen, S. H.; Huang, Y.; Dai, S. Y. Acta Chim. Sin. 2013, 71,777. [寇东星, 刘伟庆, 胡林华, 陈双宏, 黄阳, 戴松元. 化学学报, 2013, 71,777.] doi: 10.6023/A13010022(6) Kou, D. X.; Liu, W. Q.; Hu, L. H.; Chen, S. H.; Huang, Y.; Dai, S. Y. Acta Chim. Sin. 2013, 71,777. [寇东星, 刘伟庆, 胡林华, 陈双宏, 黄阳, 戴松元. 化学学报, 2013, 71,777.] doi: 10.6023/A13010022

    7. [7]

      (7) Kay, A.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6272 doi: 10.1021/j100125a029(7) Kay, A.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6272 doi: 10.1021/j100125a029

    8. [8]

      (8) Xu, W.; Pei, J.; Shi, J. F.; Peng, S. J.; Chen, J. J. Power Sources 2008, 183, 792. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.05.025(8) Xu, W.; Pei, J.; Shi, J. F.; Peng, S. J.; Chen, J. J. Power Sources 2008, 183, 792. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.05.025

    9. [9]

      (9) Chen, H.; Huang, H.; Huang, X.; Clifrord, J. N.; Forneli, A.; Palomares, E.; Zheng, X.; Zheng, L.; Wang, X.; Shen, P.; Zhao, B.; Tan, S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3280.(9) Chen, H.; Huang, H.; Huang, X.; Clifrord, J. N.; Forneli, A.; Palomares, E.; Zheng, X.; Zheng, L.; Wang, X.; Shen, P.; Zhao, B.; Tan, S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3280.

    10. [10]

      (10) Amao, Y.; Komori, T. Langmuir 2003, 19, 8872. doi: 10.1021/la035001u(10) Amao, Y.; Komori, T. Langmuir 2003, 19, 8872. doi: 10.1021/la035001u

    11. [11]

      (11) Kwon, Y. S.; Song, I. Y.; Lim, J.; Park, S. H.; Siva, A.; Park, Y. C.; Jang, H. M.; Park, T. RSC Adv. 2012, 2, 3467. doi: 10.1039/c2ra01251k(11) Kwon, Y. S.; Song, I. Y.; Lim, J.; Park, S. H.; Siva, A.; Park, Y. C.; Jang, H. M.; Park, T. RSC Adv. 2012, 2, 3467. doi: 10.1039/c2ra01251k

    12. [12]

      (12) Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Moser, J. E.; Grätzel, M. Adv. Mater. 2003, 15, 2101.(12) Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Moser, J. E.; Grätzel, M. Adv. Mater. 2003, 15, 2101.

    13. [13]

      (13) Magne, C.; Urien, M.; Ciofini, I.; Tugsuz, T.; Pauporte, T. Rsc Advances 2012, 2, 11836 doi: 10.1039/c2ra22121g(13) Magne, C.; Urien, M.; Ciofini, I.; Tugsuz, T.; Pauporte, T. Rsc Advances 2012, 2, 11836 doi: 10.1039/c2ra22121g

    14. [14]

      (14) Li, J.; Kong, F. T.; Zhang, C. N.;Liu, W. Q.; Dai, S. Y. Acta Chim. Sin. 2010, 68, 1357. [李洁, 孔凡太, 张昌能, 刘伟庆, 戴松元.化学学报, 2010, 68, 1357.](14) Li, J.; Kong, F. T.; Zhang, C. N.;Liu, W. Q.; Dai, S. Y. Acta Chim. Sin. 2010, 68, 1357. [李洁, 孔凡太, 张昌能, 刘伟庆, 戴松元.化学学报, 2010, 68, 1357.]

    15. [15]

      (15) Allegrucci, A.; Lewcenko, N. A.; Mozer, A. J.; Dennany, L.; Wagner, P.; Officer, D. L.; Sunahara, K.; Mori, S.; Spiccia, L. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 1069. doi: 10.1039/b909709k(15) Allegrucci, A.; Lewcenko, N. A.; Mozer, A. J.; Dennany, L.; Wagner, P.; Officer, D. L.; Sunahara, K.; Mori, S.; Spiccia, L. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 1069. doi: 10.1039/b909709k

    16. [16]

      (16) Wang, M.; Li, X.; Lin, H.; Pechy, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Dalton Trans .2009, 45, 10015.(16) Wang, M.; Li, X.; Lin, H.; Pechy, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Dalton Trans .2009, 45, 10015.

    17. [17]

      (17) Shen, H.; Lin, H.; Liu, Y.; Li, X.; Zhang, J.; Wang, N.; Li, J. Electrochim. Acta 2011, 56, 2092. doi: 10.1016/j.electacta.2010.11.087(17) Shen, H.; Lin, H.; Liu, Y.; Li, X.; Zhang, J.; Wang, N.; Li, J. Electrochim. Acta 2011, 56, 2092. doi: 10.1016/j.electacta.2010.11.087

    18. [18]

      (18) Mutin, P. H.; Guerrero, G.; Vioux, A. J. Mater. Chem. 2005, 15, 3761. doi: 10.1039/b505422b(18) Mutin, P. H.; Guerrero, G.; Vioux, A. J. Mater. Chem. 2005, 15, 3761. doi: 10.1039/b505422b

    19. [19]

      (19) Li, J.; Kong, F. T.;Wu, G. H.; Zhang, C. N.; Dai, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 881. [李洁, 孔凡太, 武国华, 张昌能, 戴松元. 物理化学学报, 2011, 27, 881.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110413(19) Li, J.; Kong, F. T.;Wu, G. H.; Zhang, C. N.; Dai, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 881. [李洁, 孔凡太, 武国华, 张昌能, 戴松元. 物理化学学报, 2011, 27, 881.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110413

    20. [20]

      (20) Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Moser, J. E.; Nazeeruddin, M. K.; Sekiguchi, T.; Grätzel, M. Nature Mater. 2003, 2, 402. doi: 10.1038/nmat904(20) Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Moser, J. E.; Nazeeruddin, M. K.; Sekiguchi, T.; Grätzel, M. Nature Mater. 2003, 2, 402. doi: 10.1038/nmat904

    21. [21]

      (21) Williams, R. H.; Hamilion, L. A. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 5418. doi: 10.1021/ja01141a058(21) Williams, R. H.; Hamilion, L. A. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 5418. doi: 10.1021/ja01141a058

    22. [22]

      (22) Hu, L.; Dai, S.; Weng, J.; Xiao, S.; Sui, Y.; Huang, Y.; Chen, S.; Kong, F.; Pan, X.; Liang, L.; Wang, K. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 358. doi: 10.1021/jp065541a(22) Hu, L.; Dai, S.; Weng, J.; Xiao, S.; Sui, Y.; Huang, Y.; Chen, S.; Kong, F.; Pan, X.; Liang, L.; Wang, K. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 358. doi: 10.1021/jp065541a

    23. [23]

      (23) Liu, W.; Hu, L.; Dai, S.; Guo, L.; Jiang, N.; Kou, D. Electrochim. Acta 2010, 55, 2338. doi: 10.1016/j.electacta.2009.11.065(23) Liu, W.; Hu, L.; Dai, S.; Guo, L.; Jiang, N.; Kou, D. Electrochim. Acta 2010, 55, 2338. doi: 10.1016/j.electacta.2009.11.065

    24. [24]

      (24) Gawalt, E. S.; Lu, G.; Bernasek, S. L.; Schwartz, J. Langmuir 1999, 15, 8929. doi: 10.1021/la990906m(24) Gawalt, E. S.; Lu, G.; Bernasek, S. L.; Schwartz, J. Langmuir 1999, 15, 8929. doi: 10.1021/la990906m

    25. [25]

      (25) Zhu, K.; Neale, N. R.; Miedaner, A.; Frank, A. J. Nano Lett. 2007, 7, 69. doi: 10.1021/nl062000o(25) Zhu, K.; Neale, N. R.; Miedaner, A.; Frank, A. J. Nano Lett. 2007, 7, 69. doi: 10.1021/nl062000o

    26. [26]

      (26) Kwon, Y. S.; Song, I. Y.; Lim, J.; Park, S. H.; Siva, A.; Park, Y. C.; Jang, H. M.; Park, T. Rsc Advances 2012, 2, 3467. doi: 10.1039/c2ra01251k(26) Kwon, Y. S.; Song, I. Y.; Lim, J.; Park, S. H.; Siva, A.; Park, Y. C.; Jang, H. M.; Park, T. Rsc Advances 2012, 2, 3467. doi: 10.1039/c2ra01251k

    27. [27]

      (27) Fisher, A. C.; Peter, L. M.; Ponomarev, E. A.; Walker, A. B.; Wijayantha, K. G. U. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 949. doi: 10.1021/jp993220b(27) Fisher, A. C.; Peter, L. M.; Ponomarev, E. A.; Walker, A. B.; Wijayantha, K. G. U. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 949. doi: 10.1021/jp993220b

    28. [28]

      (28) Schlichthorl, G.; Huang, S. Y.; Sprague, J.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8141. doi: 10.1021/jp9714126(28) Schlichthorl, G.; Huang, S. Y.; Sprague, J.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8141. doi: 10.1021/jp9714126

    29. [29]

      (29) Alarcon, H.; Boschloo, G.; Mendoza, P.; Solis, J. L.; Hagfeldt, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18483. doi: 10.1021/jp0513521(29) Alarcon, H.; Boschloo, G.; Mendoza, P.; Solis, J. L.; Hagfeldt, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18483. doi: 10.1021/jp0513521

    30. [30]

      (30) Sommeling, P. M.; O'Regan, B. C.; Haswell, R. R.; Smit, H. J. P.; Bakker, N. J.; Smits, J. J. T.; Kroon, J. M.; van Roosmalen, J. A. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19191. doi: 10.1021/jp061346k(30) Sommeling, P. M.; O'Regan, B. C.; Haswell, R. R.; Smit, H. J. P.; Bakker, N. J.; Smits, J. J. T.; Kroon, J. M.; van Roosmalen, J. A. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19191. doi: 10.1021/jp061346k

    31. [31]

      (31) Neale, N. R.; Kopidakis, N.; van de Lagemaat, J.; Grätzel, M.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 23183. doi: 10.1021/jp0538666(31) Neale, N. R.; Kopidakis, N.; van de Lagemaat, J.; Grätzel, M.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 23183. doi: 10.1021/jp0538666

    32. [32]

      (32) Lim, J.; Kwon, Y. S.; Park, T. Chem. Commun. 2011, 47, 4147. doi: 10.1039/c0cc04999a(32) Lim, J.; Kwon, Y. S.; Park, T. Chem. Commun. 2011, 47, 4147. doi: 10.1039/c0cc04999a

    33. [33]

      (33) Song, B. J.; Song, H. M.; Choi, I. T.; Kim, S. K.; Seo, K. D.; Kang, M. S.; Lee, M. J.; Cho, D. W.; Ju, M. J.; Kim, H. K. Chem. Eur. J.2011, 17, 11115. doi: 10.1002/chem.201100813(33) Song, B. J.; Song, H. M.; Choi, I. T.; Kim, S. K.; Seo, K. D.; Kang, M. S.; Lee, M. J.; Cho, D. W.; Ju, M. J.; Kim, H. K. Chem. Eur. J.2011, 17, 11115. doi: 10.1002/chem.201100813

    34. [34]

      (34) Han, L.; Islam, A.; Chen, H.; Malapaka, C.; Chiranjeevi, B.; Zhang, S.; Yang, X.; Yanagida, M. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6057. doi: 10.1039/c2ee03418b

      (34) Han, L.; Islam, A.; Chen, H.; Malapaka, C.; Chiranjeevi, B.; Zhang, S.; Yang, X.; Yanagida, M. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6057. doi: 10.1039/c2ee03418b

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  747
  • 文章访问数:  816
  • HTML全文浏览量:  5
文章相关
  • 发布日期:  2014-03-31
  • 收稿日期:  2013-11-14
  • 网络出版日期:  2014-01-24
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net