[发明专利]一种多孔钛的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔钛的制备方法及其在光伏产业化中的应用，具体的说，涉及一种在草酸溶液中处理后再在由普通酸或盐、水、腐蚀性酸组成的电解液中进行阴极刻蚀得到多孔钛，将此钛网应用到太阳能电池的串并联组件的制备上取得了良好的效果。 

背景技术

钛及钛合金具有低密度、高比强度、生物相容性好和抗腐蚀等优异的性能，在航空航天、生物医学等领域有重要的应用。在生物医学领域，钛能在人体体液中快速形成钝化膜，从而阻止钛向人体释放金属离子，将钛及钛合金做成具有多孔结构的生物植入材料，使其成为理想的人工骨修复材料已经引起了人们极大的兴趣。 

阴极还原钛通常被用来修饰钛表面微观结构，根据不同制备方法能形成不同厚度氧化层，这能增加生物兼容性，促进钛植入物与周围组织的生长结合。阴极刻蚀在现实中普遍存在于原电池、电解池中，阴极刻蚀存在于大部分工业生产中，能造成不必要的金属损失。阴极刻蚀能够发生于大部分金属，阴极刻蚀一个金属电极能快速将金属溶解消散于此金属纳米粒子的悬浊液中。用这种方法能够制备出颗粒小、干净、催化性能好的纳米粒子，得到的产物可直接用于催化领域。钛由于容易形成钝化膜而不易受到腐蚀，但是，在有F-存在的情况下，其耐腐蚀性就会大大降低，能够被刻成多孔结构，甚至被销蚀至消失。 

染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC)作为新一代电池，以其低廉的成本和简单的工艺而广泛赢得人们的重视。但有限的电流电压影响了其产业化发展，串并联组件可增加电池的电流电压，从而解决这个不利因素。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作简便的多孔钛的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的：将预处理过的金属钛片放入草酸溶液中处理，再在由腐蚀性酸、普通酸或盐和溶剂组成的体系中进行阴极刻蚀，随后经过水洗干燥，即可制得多孔钛网。将此钛网应用于太阳能电池的串并联组件上已取得良好效果。 

本发明提出的一种制备多孔钛的方法，其具体步骤如下： 

(1)金属钛片的草酸溶液处理：将金属钛片首先用清洗剂、去离子水、无水乙醇分别超声洗涤5～20分钟后，用水洗后烘干，然后用浓度为5～20wt％的草酸溶液在80～100℃下恒温刻蚀0.5～20小时，然后用去离子水冲洗干净，烘干备用。 

(2)电化学阴极刻蚀：将处理好的金属钛放入由腐蚀性酸、水和普通酸或盐以摩尔比为1∶a∶b(其中，a为5～300，b为0～30)组成的电解液中作为阴极，阳极材料不限，保持极间距为0.5～5cm，以0～10V/min的加压速率缓慢升压到0～100V，阴极刻蚀5～120分钟。或者通过调节电压或者酸的浓度来控制恒定电流密度为0-0.5A/cm²。 

本发明以金属钛为基底，在腐蚀性酸，普通酸或盐和水体系中，经酸处理及阴极刻蚀制得了多孔钛网，通过控制电解时间和电解电压或者电流密度可以在金属钛表面得到不同厚度、孔径大小不同、表面颜色不同的多孔钛网。所制得的多孔钛网具有显著的介孔结构特征，比表面积大、性质稳定。 

本发明工艺简单，操作方便，容易实现大规模生产，制得的多孔钛网可用于光伏产业、光催化、电催化及医学等多方面领域并具有很好的应用前景。 

附图说明：

图1是实施例1、2、3制备的多孔钛的数码照片 

图1a为实施例1、2、3制备多孔钛的以A4纸为背景的数码照片，图1b为实施例1、2、3制备多孔钛的以电脑屏幕为背景的数码照片，这显示了其具有多孔结构。 

图2是实施例4制备的多孔钛的数码照片 

图2a为实施例4制备多孔钛的以A4纸为背景的数码照片，图中显示表面为金属色，图2b为实施例4制备的多孔钛的以电脑屏幕为背景的数码照片，图中显示其具有多孔结构。 

图3是实施例2制备的多孔钛的XRD图谱 

图4是实施例2制备的多孔钛的SEM照片 

图5是实施例2制备的多孔钛的FESEM照片 

图6是实施例5制备的染料敏化太阳能电池的I-V曲线。 

用实施例1制备的多孔钛网来制备双面对电极，两片玻璃光阳极组成的并联染料敏化太阳能电池的I-V曲线示意图，电池面积为0.4*0.4cm²。 

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明做进一步说明，其目的仅在于更好的理解本发明的内容，但本发明的保护范围不受所举之例的限制。 

实施例1