Name: Electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: למד לייצר אלקטרודות פוטוקטליטיות לתאים סולריים רגישי צבע באמצעות שיטת האלקטרוספינינג. שיטה זו משפרת את יעילות המכשירים באמצעות סיבי TiO2 חד-ממדיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

למחברים אין תודות.

1. הכנת פתרון מבשר הערה: אנא התייעץ עם כל דפי חומר הבטיחות הרלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. כמה מן הכימיקלים המשמשים בהליך זה מזיקים ו / או רעילים לבני אדם. חומרים ננו עשויים להיות מסוכנים נוספים לעומת עמיתיהם בתפזורת. השתמש באמצעי הבטיחות המתאימים ובציוד המגן האישי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום 5 גרם של טיטניום (IV) n- בוטוקסיד, 1 גרם של polyvinylpyrrolidone (PVP), 1 מ&quot;ל של חומצה אצטית קרחוני, ו 10 מ&quot;ל של אתנול מוחלט לתוך בקבוקון מדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש צלחת ערבוב מגנטי לערבב את הפתרון עד שהוא הפך הומוגני ולא בועות ניתן לראות. </li></ol> 2. Electropinning ו Calcination של Nanopibers <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את המחט המשמש את תהליך electrospinning על ידי חיתוך קצה של מחט 21 G ו sanding אותו באמצעות נייר זכוכית מתונה בכיתה עד קצה שטוח לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר את הצורךLe על מזרק חד פעמיות 10 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען כמה פתרון מבשר לתוך המזרק ומניחים אותו על המשאבה מזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעטוף את צלחת אספן בנייר אלומיניום ומניחים אותו ישירות מול קצה המחט. הערה: המרחק בין המחט לצלחת צריך להיות 20 ס&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צלחת האספן לקרקע ואת המחט למקור המתח הגבוה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מגן המגן סביב ההתקנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את קצב הזרימה על משאבת מזרק ל 1 מ&quot;ל / שעה ולהתחיל שאיבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע פתרון כלשהו מופיע בקצה המחט, להפעיל את מקור מתח גבוה ולהגדיר אותו 15 קילו וולט. הערה: בשלב זה, סיבים הולכים לאסוף על הצלחת. ההתקנה תשאיר פועל במשך זמן רב ככל הנדרש כדי להשיג את העובי הרצוי של מחצלת סיבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר השלמת ספינינג, לכבות את מקור מתח גבוה ומזרק מזרק. הסר את הסרטון מהצלחת אספן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תנו לסיבים לנוחבלילה ואז לקלף אותם רדיד אלומיניום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את סיבים מקולף ב כור היתוך ומכניסים את זה לתוך כבשן muffle. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Calcinate את הסיבים על ידי הגדרת הרמפה הטמפרטורה של 5 ° / min עד 500 ° C והחזק במשך 2 שעות כדי להסיר את PVP לייצר טהור 2 ננו-nibibers. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר תהליך calcination הושלמה, להשאיר את הכבש סגור עד הטמפרטורה מגיעה מתחת 80 ° C, כדי למנוע כל הלם תרמי, אשר עלול לפגוע בסיבים. </li></ol> 3. ייצור אלקטרודה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת הסלוריות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 500 מ&quot;ג של טיטניום דו חמצני להדביק 20 מ&quot;ל של אתנול בבקבוק עגול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוק נפרד, לערבב 500 מ&quot;ג של electropun TiO 2- NFs עם עוד 20 מ&quot;ל של אתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate את הפתרונות עבור 2 שעות באמצעות sonicator אמבטיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר תערובות אחידים מתקבלים, להוסיף 2 מ&quot;ל של טרפינול לכל בקבוק ו sonicate עבוראחר 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאדות את הממס משני צלוחיות באמצעות מאייד סיבוב כדי להשיג את slurries. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דוקטור מדמם ומדבק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות חותך זכוכית יהלום, לחתוך שקופית FTO מוליך זכוכית לתוך 2 ס&quot;מ x 2 ס&quot;מ מרובע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאבטח את שקופית FTO לאזור העבודה על ידי הנחת סרט דבק על שקופיות הזכוכית, משאיר שטח 0.4 ס&quot;מ 2 חשופים במרכז. כדי למנוע ציפוי לא סדיר, מניחים את הקלטת בשני צדדים מקבילים תחילה ולאחר מכן על שני האחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה כמה טיפות של טיו 2- NP slurry על מרכז חשוף של השקופית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש סכין גילוח כדי להפיץ את slurry באופן שווה על פני השטח חשוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ציפוי אחיד מושגת, להסיר בזהירות את סרט דבק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את השקופית המצופה בתנור דיבקוק ב 500 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 3.2.2-3.2.6 על שקופית FTO אותו, הפעם באמצעות tie 2- NF slurry במקוםאת חלקיקי, כדי לקבל את התמונה. </li></ol></li></ol> 4. אפיון NF <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפיון SEM <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את המדגם עבור SEM על ידי הצמדת רצועה של סרט דביק פחמן לדל מיקרוסקופ. בזהירות במקום כמות קטנה של nanofibers על הקלטת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרכוב את הדליפה על בעל מדגם לטעון אותו לחדר החליפין של המכשיר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת תנאי המכשיר ופרמטרים: להגדיר את מתח מאיץ ל 20 קילו וולט ואת המרחק עובד עד 10 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איסוף תמונות של המדגם, ולוודא כי הם מציגים את המורפולוגיה הכוללת של החומר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפיון XRD <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות לטחון כמה nanofibers לתוך אבקה בסדר ולהפיץ אותם באופן שווה על הבמה XRD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המדגם לתוך diffractometer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת פרמטרים הרכישה: להשתמש זווית התחלה של 10 °, זווית סוף של 80 °, aדה צעד צעד של 0.015 °. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל את הרכישה של נתוני XRD. </li></ol></li></ol> 5. סולארית Cell fabrication <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטפל photanode עם תמיסה מימית של TiCl 4 ב 75 מעלות צלזיוס למשך 45 דקות. לאחר הטיפול, לשטוף אותו עם מים deionized ולייבש אותו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רגיש את photanode ידי שקוע אותו פתרון 0.5 מ&quot;מ של צבע Ruthenium N719 באתנול מוחלט עבור 24 שעות בתנאים חשוכים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים גיליון של הסרט איטום על גבי photanode רגיש לשמש אטם תרמופלסטיים בין photanode לבין אלקטרודה נגדית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים Pt מצופה FTO נגד אלקטרודה עם חור קדוח מראש במרכז, על גבי הסרט איטום, כך כי שני הצדדים פנים אחד את השני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את התא התאספו 100 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות לאטום את האטם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה של כמה טיפות של מגשר לחיסכון, המורכב מפתרון של 1-propyl-3-methylimidazolium iodide (0.8 M), יוד (0.1 M),ו benzimidazole (0.3 M) ב 3-methoxypropionitrile, על גבי חור קדוח מראש של האלקטרודה נגד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התא בתוך desiccator ואקום לתת המתווך לחסל למלא את החלל הפנימי של התא התאספו. </li></ol> 6. JV עקומת אפיון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש את עקומות JV באמצעות מטר מקור דיגיטלי מתחת 100 mW / cm 2 תאורה ממקור קסנון arc עברו דרך מסנן AM1.5G. </li></ol>

<ol><li>O'Regan, B., Grätzel, M. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v353/n6346/abs/353737a0.html">A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films.</a> Nature. 353 (6346), 737-740 (1991).</li>
<li>Lee, C. H., Chiu, W. H., Lee, K. M., Hsieh, W. F., Wu, J. M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2011/JM/C0JM04099A#!divAbstract">Improved performance of flexible dye-sensitized solar cells by introducing an interfacial layer on Ti substrates.</a> J Mat Chem. 21 (13), 5114-5119 (2011).</li>
<li>Burschka, J., Pellet, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+deposition+as+a+route+to+high-performance+perovskite-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells.</a> Nature. 499 (7458), 316-319 (2013).</li>
<li>Ohsaki, Y., Masaki, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dye-sensitized+TiO2+nanotube+solar+cells%3A+fabrication+and+electronic+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Chem+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Dye-sensitized TiO2 nanotube solar cells: fabrication and electronic characterization.</a> Phys Chem Chem Phys. 7 (24), 4157-4163 (2005).</li>
<li>Mor, G. K., Shankar, K., Paulose, M., Varghese, O. K., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Photocleavage+of+Water+Using+Titania+Nanotube+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Enhanced Photocleavage of Water Using Titania Nanotube Arrays.</a> Nano Letters. 5 (1), 191-195 (2005).</li>
<li>Feng, X., Shankar, K., Varghese, O. K., Paulose, M., Latempa, T. J., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertically+Aligned+Single+Crystal+TiO2+Nanowire+Arrays+Grown+Directly+on+Transparent+Conducting+Oxide+Coated+Glass%3A+Synthesis+Details+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Vertically Aligned Single Crystal TiO2 Nanowire Arrays Grown Directly on Transparent Conducting Oxide Coated Glass: Synthesis Details and Applications.</a> Nano Letters. 8 (11), 3781-3786 (2008).</li>
<li>Roy, P., Berger, S., Schmuki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+Nanotubes%3A+Synthesis+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">TiO2 Nanotubes: Synthesis and Applications.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (13), 2904-2939 (2011).</li>
<li>Macdonald, T. J., Xu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2079-4991/4/2/256">NiO Nanofibers as a Candidate for a Nanophotocathode.</a> Nanomaterials. 4 (2), 256-266 (2014).</li>
<li>Chuangchote, S., Sagawa, T., Yoshikawa, S. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2958347?journalCode=apl">Efficient dye-sensitized solar cells using electrospun TiO2 nanofibers as a light harvesting layer.</a> Appl Phys Lett. 93 (3), 033310(2008).</li>
<li>Li, D., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200400719/abstract">Electrospinning of Nanofibers: Reinventing the Wheel?</a> Adv Mat. 16 (14), 1151-1170 (2004).</li>
<li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+nanofibrous+structure%3A+A+novel+scaffold+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mat+Res%22%5BJournal%5D)">Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering.</a> J Biomed Mat Res. 60 (4), 613-621 (2002).</li>
<li>Jia, H., Zhu, G., Vugrinovich, B., Kataphinan, W., Reneker, D. H., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme-Carrying+Polymeric+Nanofibers+Prepared+via+Electrospinning+for+Use+as+Unique+Biocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Prog%22%5BJournal%5D)">Enzyme-Carrying Polymeric Nanofibers Prepared via Electrospinning for Use as Unique Biocatalysts.</a> Biotechnol Prog. 18 (5), 1027-1032 (2002).</li>
<li>Mai, L., Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+Ultralong+Hierarchical+Vanadium+Oxide+Nanowires+with+High+Performance+for+Lithium+Ion+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrospun Ultralong Hierarchical Vanadium Oxide Nanowires with High Performance for Lithium Ion Batteries.</a> Nano Letters. 10 (11), 4750-4755 (2010).</li>
<li>Cai, J., Niu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Performance+Supercapacitor+Electrode+Materials+from+Cellulose-Derived+Carbon+Nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mat+Interfaces%22%5BJournal%5D)">High-Performance Supercapacitor Electrode Materials from Cellulose-Derived Carbon Nanofibers.</a> ACS Appl Mat Interfaces. 7 (27), 14946-14953 (2015).</li>
<li>Joshi, P., Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2010/EE/c0ee00068j#!divAbstract">Composite of TiO2 nanofibers and nanoparticles for dye-sensitized solar cells with significantly improved efficiency.</a> Energ Environ Sci. 3 (10), 1507-1510 (2010).</li>
<li>Macdonald, T. J., Tune, D. D., Dewi, M. R., Gibson, C. T., Shapter, J. G., Nann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+TiO2+Nanofiber-Carbon+Nanotube-Composite+Photoanode+for+Improved+Efficiency+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">A TiO2 Nanofiber-Carbon Nanotube-Composite Photoanode for Improved Efficiency in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> ChemSusChem. 8 (20), 3396-3400 (2015).</li>
<li>Teo, W. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTeo%2C+WE+%22Electrospinning+parameters+and+fiber+control%22">Electrospinning parameters and fiber control</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://electrospintech.com/hb-espinparameters.html ">http://electrospintech.com/hb-espinparameters.html </a> (2015).</li>
</ol>

למחברים אין מה לגלות.

השיטות המוצגות בעבודה זו מתארות את ייצור של photanodes nanofibrous יעיל עבור התקנים photocatalytic כגון DSSCs. Electrospinning היא טכניקה מאוד תכליתי עבור ייצור של nanofibers, אבל רמה מסוימת של מיומנות וידע נדרש להשיג חומרים עם מורפולוגיות אופטימלי. אחד ההיבטים הקריטיים ביותר כדי להשיג nanofibers טוב הוא הכנת הפתרון מבשר: ישנם מספר גורמים מרכזיים, כגון ריכוז של פולימר המוביל ואת הבחירה של מבשר טיטניום, זה יכול להיות בעל השפעה קריטית על המבנה הסופי של החומר. ריכוז נמוך של פולימר המ...

Dye-sensitized תאים סולריים (DSSCs) הם חלופה מעניינת סיליקון מבוססי תאים סולריים 1 הודות עלות נמוכה שלהם, תהליך הייצור פשוט יחסית, וקלות הייצור בקנה מידה גדול. יתרון נוסף הוא הפוטנציאל שלהם להיות משולב לתוך מצעים גמישים, יתרון מובהק על פני תאים סולריים מבוססי סיליקון 2 . A DSSC טיפוסי מנצל: (1) nanoparticulate TIO 2 photanode, רגיש עם צבע, כמו שכבת קצירת אור; (2) FT מצופים FTO, המשמש אלקטרודה נגד; ו (3) אלקטרוליט המכיל זוג החזר, כגון אני - אני 3 - , ממוקם בין שתי האלקטרודות, עובד כמו &quot;מוליך חור&quot;. למרות DSSCs יש surpassed היעילות של 15% 3 , הביצועים של photanodes מבוססי nanoparticle עדיין עוכבו על ידי מספר מגבלות, כולל המיליט אלקטרונים איטיY 4 , ספיגה גרועה של פוטונים אנרגיה נמוכה 5 , ו recombination תשלום 6 . יעילות האלקטרון אוסף מאוד תלוי בשיעור של התחבורה אלקטרונים דרך שכבת TiO 2 ננו. אם דיפוזיה החיוב הוא איטי, ההסתברות של רקומבינציה עם I 3 - בפתרון אלקטרוליטים מגביר, וכתוצאה מכך אובדן יעילות. הוכח כי החלפת nanoparticulate Tio 2 עם חד מימדי (1D) Tano 2 nanoarchitectures יכול לשפר את התחבורה תשלום על ידי הפחתת פיזור של אלקטרונים חופשיים מגבולות התבואה של חלקיקי טאו 2 מחוברים. כמו ננו 1D לספק מסלול ישיר יותר עבור איסוף תשלום, אנו יכולים לצפות כי התחבורה האלקטרונית ב nanofibers (NFs) יהיה מהיר יותר באופן משמעותי מאשר חלקיקים 8 , </sup&gt; 9 . Electrospinning היא אחת השיטות הנפוצות ביותר עבור ייצור של חומרים סיביים עם בקוטר משנה מיקרון 10 . טכניקה זו כוללת את השימוש של מתח גבוה כדי לעורר את פליטה של ​​סילון פולימר פתרון דרך spinneret. בשל חוסר יציבות כיפוף, מטוס זה הוא נמתח לאחר מכן פעמים רבות כדי ליצור nanofibers רציפה. בשנים האחרונות, טכניקה זו כבר בשימוש נרחב כדי לפברק חומרים פולימריים ואנאורגניים, אשר שימשו עבור יישומים רבים ומגוונים, כגון הנדסת רקמות 11 , קטליזה 12 , כמו חומרים אלקטרודה עבור סוללות ליתיום יון 13 ו supercacitors 14 . השימוש electrospun TiO 2- NFs כמו שכבת פיזור photanode יכול להגדיל את הביצועים של DSSCs. עם זאת, Photanodes עם nanofibroארכיטקטורות לנו נוטים להיות קליטת צבע לקוי בשל מגבלות שטח הפנים. אחד הפתרונות האפשריים להתגבר על זה הוא לערבב NFs וחלקיקים. זה הוכח לגרום לשכבות פיזור נוספות, שיפור ספיגת האור ואת היעילות הכוללת 15 . הפרוטוקול המוצג בסרטון זה מספק שיטה גמישה כדי לסנתז ultralong TiO 2 nanofibers באמצעות שילוב של electrospinning ו סול ג &#39;ל טכניקות, ואחריו תהליך calcination. הפרוטוקול ואז ממחיש את השימוש של TIO 2- TNs בשילוב עם nanoparticulate TiO 2 עבור ייצור של photanode שכבה כפולה עם יכולת משופר פיזור אור באמצעות טכניקות Blading הרופא, כמו גם את ההרכבה הבאים של DSSC באמצעות כזה .

<table><tbody><tr><td>טיטניום (IV) n-בוטוקסיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>244112</td><td></td></tr><tr><td>פוליוויניל פירולידון</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>437190</td><td></td></tr><tr><td>חומצה אצטית קרחונית</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>A6283</td><td></td></tr><tr><td>אתנול, מוחלט</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>E/0650DF/17</td><td></td></tr><tr><td>20 מ"ל בקבוקוני דגימה</td> <td>(כל)</td><td></td> <td>(או נפח גדול יותר)</td></tr><tr><td>מחט חד פעמית 21 גרם</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>נייר זכוכית חצץ P150</td> (<td>כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>מזרק חד פעמי 10 מ"ל</td> <td>(כל)</td><td></td> <td>(או נפח גדול יותר)</td></tr> <tr><td>מערבל מגנטי + מוט ערבוב</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>משאבת מזרק PHD 2000</td><td>מכשיר הרווארד</td><td>71-2002</td> <td>(או כל משאבת מזרק אחרת המסוגלת להוציא זרימה של 1 מ"ל לשעה</td></tr><tr><td>אלומיניום נייר כסף</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>צלחת אספן נירוסטה</td> <td>(נבנה בהתאמה אישית)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>מקור מתח גבוה</td><td>Gamma High Voltage Research, Inc</td><td>ES30P-10W</td> <td>(או כל ספק כוח אחר המסוגל להוציא +15 קילו</td></tr><tr><td>וולט מגן מגן פוליקרבונט</td> <td>(נבנה בהתאמה אישית)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>כור היתוך קרמי</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>עמום תנור</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>טיטניום דו חמצני, ננו-אבקה</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>718467</td><td></td></tr><tr><td>50 מ"ל צלוחיות תחתונות עגולות 1 צוואר</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>סוניקטור אמבטיה</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>טרפינול</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מאייד סיבובי</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>זכוכית FTO</td><td>Solaronix</td><td>סרט דבק TCO30-10/LI</td><td></td></tr><tr><td>(</td><td>כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>סכין גילוח</td> <td>(כל)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>SEM</td><td>JEOL</td><td>6500F</td><td></td></tr><tr><td></td><td>XRD PANalytical&nbsp;</td><td>X'pert Pro</td><td></td></tr><tr><td>טיטניום טטרכלוריד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>89545</td><td></td></tr><tr><td>Ruthenizer&nbsp; 535-bisTBA</td><td>Solaronix</td><td>N719</td><td></td></tr><tr><td>סרט איטום</td><td>Dyesol</td><td>Meltonix 1170-25</td><td></td></tr><tr><td>מצופה PT FTO</td><td>Solaronix</td><td>TCO30-10/LI</td><td></td></tr><tr><td>1-פרופיל-3-מתילמידזוליום יודיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>49637</td><td></td></tr><tr><td>יוד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>207772</td><td></td></tr><tr><td>בנזמידזול</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>194123</td><td></td></tr><tr><td>3-מתוקסיפרופיוניטריל</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>65290</td><td></td></tr><tr><td>מד מקור דיגיטלי</td><td>Keithley</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>סימולטור סולארי</td><td>Abet טכנולוגיות</td><td>10500</td><td></td></tr></tbody></table>

electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

עבודה זו מדגימה פרוטוקול כדי לפברק photanode מבוסס סיבים עבור תאים סולריים רגישים צבע, המורכב שכבת אור פיזור עשוי Nanosibers דו תחמוצת טיטניום דו חמצני (TiO 2- NFs) על גבי שכבת חסימה עשוי טיטניום דו חמצני זמין מסחרית חלקיקים (TiO 2- NPs). זו מושגת על ידי הראשון electrospinning פתרון של טיטניום (IV) butoxide, polyvinylpyrrolidone (PVP), וחומצה אצטית קרחוני באתנול כדי להשיג PVP מרוכבים / TiO 2 ננו. אלה הם calcined אז ב 500 מעלות צלזיוס כדי להסיר את PVP ו להשיג טהור בשלב anatase טיטניה nanofibers. חומר זה מאופיין באמצעות סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) ו אבקת קרני X עקיפה (XRD). Photanode הוא הכין הראשון על ידי יצירת שכבת חסימה באמצעות בתצהיר של TIO 2- NPs / slurry טרפינול על פלואור מסומל בדיל תחמוצת (FTO) שקופית זכוכית באמצעות טכניקות הרופא blading. טיפול תרמי לאחר מכןמבוצעת ב 500 ° C. לאחר מכן, שכבת האור פיזור נוצרת על ידי הפקדת טיו 2 -NFs / slurry טרפינול על השקופית אותו, תוך שימוש באותה טכניקה, calcinating שוב ב 500 מעלות צלזיוס. הביצועים של photanode נבדק על ידי בודה תא סולרי רגיש לצבוע ומדידת היעילות שלה דרך עקומות JV תחת מגוון של צפיפות אור האירוע, מ 0.25-1 השמש.

TIO 2 ננופיבר התאפיינו באמצעות SEM, X-ray photelectron ספקטרוסקופיה (XPS), ו XRD. Nanostructure של photanode אופיינה באמצעות SEM. הביצועים של DSSC התאספו נבדק באמצעות סימולטור השמש יחידת מידה מקור. התמונה SEM בתרשים 1A מראה כי nanofibers מסונתז באמצעות פרוטוקול זה יש מבנה נקבובי יחס גובה גבוה. הם עד כמה מיקר...

המטרה הכוללת של פרויקט זה היתה להשתמש electrospinning כדי לפברק photanode עם ביצועים משופרים עבור תאים סולריים רגישים צבע.

Electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

המטרה הכללית של עבודה זו היא לייצר פוטואנודה לתאי סולאריים רגישים לצבע עם ביצועים משופרים באמצעות אלקטרוספינינג. ננו-חומרים הם מצוינים; הם מציגים תכונות כימיות ופיזיקליות שלא ניתן למצוא בחומרים המקבילים במצב צבירה מאסיבי (bulk).עם זאת, אם תנסו לייצר התקן באמצעות ננו-חומרים, הדבר עלול להפוך לקשה למדי. בסרטון זה, נראה כיצד לייצר ננו-סיבים אי-אורגניים חד-ממדיים, ולהשתמש בהם עבור התקן של תא סולארי. הכיווניות בננו-סיבים גורמת להתקנים להפגין ביצועים טובים בהרבה בהשוואה להתקנים המשתמשים בחומרים ננו-גבישיים בלבד.להכנת תמיסת המוצא, העבירו למבחנה 10 milliliters של אתנול מוחלט, מילליטר אחד של חומצה אצטית גלציאלית, חמישה גרמים של Titanium(II)oxide וגרם אחד של PVP. ערבבו את התמיסה עד שתהיה הומוגנית ולא ניתן יהיה להבחין בבועות. כדי להשיג ננו-ארכיטקטורה חד-ממדית, נשתמש באלקטרוספינינג.טכניקה פשוטה אך חכמה למדי, המאפשרת לנו להפיק ננו-סיבים באורך של מספר מיקרומטרים ובקוטר של כמה מאות ננומטרים בלבד. כדי להכין את המחט המשמשת לתהליך האלקטרוספינינג, חתכו את קצה מחט בכי মাপ 21 ושייפו אותו באמצעות נייר זכוכית בדרגת חספוס בינונית עד שהקצה יהיה שטוח לחלוטין. טענו את תמיסת המוצא לתוך המזרק והניחו אותו על משאבת המזרקים.עטפו את לוח האיסוף בנייר אלומיניום והניחו את מגן המגן סביב המערך. המרחק בין המחט ללוח האיסוף צריך להיות 20 centimeters. חברו את האספן להארקה ואת המחט למקור המתח.הגדירו את קצב הזרימה של משאבת המזרק ל-1 ml לשעה, והתחילו את השאיבה. ברגע שמופיע מעט מהתמיסה על קצה המחט, הפעילו את מקור המתח הגבוה והגדירו אותו ל-15 kV. בשלב זה, סיבים יתחילו להצטבר על הפחית.ניתן להשאיר את התהליך פועל למשך הזמן הדרוש להשגת העובי הרצוי של מארג הסיבים. לאחר סיום הטבילה, כבה את מקור המתח הגבוה והסר את הרדיד מלוחית האיסוף. השארת הסיבים למנוחה למשך הלילה מקלה על קילופם מלוחית האיסוף.הניחו את הסיבים שקולפו בכורס ומיקמו אותם בתנור עם עליית טמפרטורה של חמש מעלות לדקה, עד ל-500 מעלות למשך שעתיים כדי להסיר את ה-PVP ולהפיק ננו-סיבי TiO2 טהורים. ייצור הפוטואנודה דורש מיקום של שכבה מפיזרת אור המורכבת מננו-סיבי טיטניום דיאוקסיד מעל שכבה חוסמת העשויה מננו-חלקיקי טיטניום דיאוקסיד זמינים מסחרית. דבר זה חיוני למניעת הצטברות מטען עם התשתית.התחילו בהוספה של 500 milligrams של ננו-חלקיקים של טיטניום דיאוקסיד ל-20 mils של אתנול בתוך בקבוק תחתית עגולה. בבקבוק נפרד, ערבבו 500 milligrams של ננו-סיבי טיטניום דיאוקסיד שיוצרו באלקטרוספינינג עם 20 mils נוספים של אתנול. בצעו סוניקציה לתמיסות למשך שעותיים באמצעות מכשיר סוניקטור מסוג אמבט.לאחר קבלת תערובות אחידות, הוסיפו 2 mils של terpineol לכל בקבוק, ובצעו סוניקציה למשך 15 דקות נוספות. לבסוף, אידו את הממס באמצעות מאדה סיבובי (rotary evaporator) כדי לקבל את השריריים. בעזרת חותך זכוכית יהלום, חתכו שקופית FTO לריבוע בגודל שני על שני סנטימטרים.הדביקו סרט דביק על השקף של הזכוכית, תוך השארת שטח של 0.4 סנטימטר רבוע חשוף במרכז. טפטפו מספר טיפות של תמיחת ננו-חלקיקי טיטניום דו-חמצני למרכז שקף הזכוכית. השתמשו בלהב תער כדי לפרוס את התמיחה באופן אחיד על השטח החשוף.לאחר השגת ציפוי אחיד, הסר בזהירות את סרט ההדבקה. לאחר מכן, הניחו את הפוטואנודות בתנור ומרכזו אותן בטמפרטורה של 500 מעלות למשך שעתיים. חזרו על התהליך על אותה שקופית זכוכית, כאשר הפעם השתמשו בתמיסת הננוסיבים להשכבת שכבת פיזור האור.הפוטואנודה המרוכבת עוברת שוב חישול בטמפרטורה של 500 מעלות למשך שעתיים. כדי לאפיין את הננו-סיבים שלנו, נשתמש ב-SEM וב-XRD, ולאחר מכן, כדי לבחון את ביצועי הננו-סיבים, נטמיע אותם בתא סולארי רגיש לצבע. כדי להכין את הדגימה לבדיקה במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, הדביקו רצועת סרט פחמן דביק על תושבת המיקרוסקופ.לאחר מכן, הניחו בזהירות כמות קטנה של ננו-סיבים על הסרט. רכבו את הבסיס (stub) על מחזיק דגימה והורידו אותו אל תא ההחלפה של המכשיר. הגדירו את תנאי המכשיר ואת הפרמטרים בהתאם.אספו תמונות של הדגימה, תוך וידוא שהן מציגות את המורפולוגיה הכללית של החומר. תמונות ה-SEM מראות כי הסיבים בעלי מבנה נקבובי ויחס גובה-רוחב גבוה. כדי להכין את החומר לאפיון באמצעות דיפרקציית קרני רנטגן (XRD), גרסו בעדינות חלק מהננו-סיבים לאבקה דקה ופזרו אותם באופן שווה על משטח ה-XRD.הטעינו את הדגימה לתוך הדיפרקטומטר. הגדירו את פרמטרי הרכישה והתחילו באיסוף הנתונים. הדיפרקטוגרמה מראה סדרה של שיאים המתאימים לפאזת האנטז של הטיטניום הדו-חמצני.להכנת התא הסולארי, ראשית טפלו את הפוטואנודות של TiO2 בתמיסה מימית של TiCl4 בטמפרטורה של 75 °C למשך 45 דקות. לאחר הטיפול, שטפו את הפוטואנודות במים מיונזים. ייבשו אותן, ובצעו להן רגישות (sensitization) בתמיסה של Ruthenizer N719 ואתנול מוחלט למשך 24 שעות בתנאי חשיכה.יש לשטוף את הפוטואנודות הרגישות באתנול כדי להסיר מולקולות צבע עודפות מפני השטח של פוטואנודת ה-TiO2. סרט איטום משמש כאטם תרמופלסטי בין האלקטרודה הנגדית לפוטואנודות. אלקטרודות נגדיות של FTO מצופה פלטינה משמשות עבור כל התאי הסולאריים.התאים הסולאריים המורכבים מחוממים ל-100 °C למשך 15 דקות כדי לאטום את האטם. מתווך חמצון-חיזור (redox mediator) מוסף לחלל הפנימי של התאים הסולאריים באמצעות מילוי בוואקום. עקומות J-V נרכשות באמצעות Keithley 2400 Digital SourceMeter תחת הארה של 100 mW/cm² ממקור קשת של xenon העוברת דרך מסנן AM 1.5 G.מישור ההארה עבור מקור האור מכויל באמצעות תא ייחוס של סיליקון מونو-גביש. בסרטון זה, הצגנו כיצד לייצר תאי סולאריים רגישים לצבע באמצעות ננו-סיבים אנאורגניים. מעבר ליישום זה, קיימות אפשרויות רבות אחרות.למשל, סוללות, אלקטרודות שקופות, מסננים פעילים ואחרים. אם ברצונכם לדעת פרטים נוספים, אנא עיינו בפרסומים שלנו. אני מקווה שנהניתם ולמדתם מסרטון זה, ואנא צרו איתנו קשר אם יש לכם שאלות או אם ברצונכם לתת משוב.

electrospinning-photocatalytic-electrodes-for-dye-sensitized-solar

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

תהליך electrospinning פולימרים של הנדסת רקמות והתרבות תא מופנית במאמר זה. באופן ספציפי, electrospinning של macromers photoreactive עם יכולות עיבוד נוסף של photopatterning ורב פולימר electrospinning מתואר.

Electrospinning פיגומים פולימר סיבי עבור הנדסת רקמות ותרבות Cell

Electrospinning טכניקות יכולים ליצור מגוון של nanofibrous פיגומים להנדסת רקמות או יישומים אחרים. אנו מתארים כאן הליך כדי לייעל את הפרמטרים של הפתרון electrospinning ומכשירים להשיג סיבים עם מורפולוגיה הרצוי ויישור. בעיות נפוצות טכניקות לפתרון בעיות מוצגים גם.

יסודות Electrospinning: פתרון אופטימיזציה פרמטרים Apparatus

מכשיר משולב, כוללים יחידות השמדת תא ושלישיית שלישייה סולרית צבען רגיש עד המרה הופק, ונותן קצירת אור משופר, מסעיף רחב יותר של ספקטרום השמש. תחת רמות קרינה צנועות תגובה משופרת באופן משמעותי לפוטוני אנרגיה נמוכים הודגמה, מניב שיא דמותו של הכשרון עבור תאים סולריים צבען רגיש.

שילוב מערכת Up-המרת שלישיית שלישיית השמדה כדי לשפר רגיש-Dye תגובת תאי שמש לאור תת bandgap

מאמר זה חוקר את ההתאמה של הדפסת הזרקת דיו לייצור תאים סולאריים רגישים לצבע. דיו ננו-חלקיקים TiO2 נטול קלסר נוסח והודפס על מצע זכוכית FTO. השכבה המודפסת יוצרה לתא עם שטח פעיל של 0.25 ס"מ 2 ויעילות של 3.5%.

דפוס דיגיטלי של טיטניום דו-חמצני עבור לצבוע תאים סולריים רגישים

פרוטוקול זה מדגים כיצד להשיג רגישות לזיהוי פמטו טוחנת של חלבונים ב-10 מיקרוליטר של דם מלא תוך 30 דקות. ניתן להשיג זאת על ידי שימוש במחצלות ננו-סיביות אלקטרוסקופיות המשולבות במעבדה-על-דיסק, המציעות שטח פנים גבוה כמו גם ערבוב ושטיפה יעילים ליחס אות לרעש משופר.

האוטומטי לחלוטין צנטריפוגלי Microfluidic מכשיר לגילוי חלבון רגיש מן הדם מלא

יש לנו משולבים ישירות צבע אורגני מבוסס העצם לתוך ליבת הקובלני כדי ליצור פוטוסנסיקטאז צמד-catalyst עבור פוטוקטליטי H2 הייצור. פיתחנו גם התקנה ניסיונית פשוטה להערכת הייצור H2 המונעת על ידי photocatalytic הרכבות.

פיתוח פוטוסנסיבקובלהלאיים עבור הייצור הסולארית H2 הפקה בתנאים אירובי מימית

מאמר זה מתאר טכניקה פשוטה לציפוי ננו-סיבי PAN אלקטרו-ספוניים בפולימרים אלקטרואקטיביים באמצעות שקיעת אדים. ההשפעות של חומר החמצון FeCl₃ על שקיעת ציפויי פולי (3,4-אתילנדיוקסיתיופן) על PAN נחקרו כדי להבין ולייעל את צמיחת הפולימרים, קוטר הסיבים והחוזק המכני הכולל של מחצלות הננו-סיבים.

תצהיר שלב אדים של פולי אלקטרואקטיבי (3,4-ethylenedioxythiophene) על ננו-סיבים פולימריים של סחורות אלקטרוסקופיות

מוצגת טכניקת סינתזה להכנת ה-ZnCoS/ZnCdS המגיב לאור הנראה עם פוטו-קטליזטור במבנה גבישי תאום וטכניקת בדיקת תגובת הפוטו-רדוקס של הפעילות הפוטו-קטליטית והסלקטיביות שלו באבולוציה של H2 וייצור בנזלדהיד.

סינתזה והערכות ביצועים של ZnCoS/ZnCdS עם מבנה גביש תאום עבור פוטו-קטליזה רב-תכליתית של חמצון חיזור ביישומי אנרגיה

פרוטוקול זה מנחה את הייצור והניתוח האלקטרוכימי של אלקטרו-קטליזטורים דו-מתכתיים CuZn ו-NiCo הנתמכים על ידי MXene לייצור דלק ירוק מפחמן דו חמצני ומים באמצעות אנרגיה סולארית.

ייצור דלק ירוק אלקטרוכימי מונע שמש מ-CO2 ומים באמצעות זרזי CuZn ו-NiCo נתמכיTi 3C2T x MXene

סיליקון polycrystalline סרט דק תאים סולריים על זכוכית מיוצרים על ידי הפקדת שכבות בורון וזרחן סיליקון מסוממים ואחריו פסיבציה, פגם גבישים ו metallisation. Plasmonic אור השמנה הוא הציג על ידי יצירת חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון תא כתרים עם רפלקטור מתפזרת וכתוצאה מכך שיפור ~ פוטוני 45%.

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

למד לייצר אלקטרודות פוטוקטליטיות לתאים סולריים רגישי צבע באמצעות שיטת האלקטרוספינינג. שיטה זו משפרת את יעילות המכשירים באמצעות סיבי TiO2 חד-ממדיים.

Electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען

גלה סרטונים נוספים