专利名称：一种改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水的制备方法
技术领域：
本发明属于精细化工领域，具体涉及一种改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水的 制备方法。
背景技术：
随着自然界中不可再生资源，如石油、天然气、煤等物质的日益枯竭，人们把目光 更多地转向了地球上“取之不尽，用之不竭”的太阳能。太阳能的光电转换成为人们研究的 热点问题之一。光敏染料因具有独特的光电化学性能，在染料敏化纳米晶体太阳能电池应用方 面具有良好的发展前景。1991年，0’ Regan成功研制了一种高效、成本低的染料敏化TiO2 纳米晶体太阳能电池，其总的光电转化率达到了 7. 7. 9%，光电流大于12mA · cm_2。 CN1649176A公开了一种在碳纳米管微孔性纤维中添加TiO2、光敏染料和电子迁移电解液的 原纤维太阳能电池制备方法。CN101183687公开了一种染料预敏化太阳能电池的制备方法， 其电池的光吸收层是由半导体微粒的多孔薄膜和吸附在多孔薄膜表面上的光敏染料组成。 CN1571168公开了一种负极含有光敏染料的染料预敏化太阳能电池，其电极导电极板采用 了多孔设计，增大了电极表面积，从而极大地提高了电池光电转化效率。CN101294004公开 了一种吩恶嗪染料的制备方法以及使用该染料制备的光电转换器件。吩恶嗪染料因其独特 的光电化学性能和较低的价格，在染料预敏化太阳能电池制备中具有重要的作用。
发明内容
本发明目的是提供一种可用于制作太阳能电池的改性纳米金属氧化物/光敏染 料墨水的制备方法。这种方法的特点是通过调控改性纳米金属氧化物/光敏染料分散体系 的粘度、表面张力和导电率制备了可用于喷墨打印的纳米金属氧化物/光敏染料墨水，成 功地将喷墨打印技术应用到了制备太阳能的电极上。本发明的技术方案一种改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水的制备方法，将改 性纳米金属氧化物分散体、光敏染料、水溶性共溶剂、表面活性剂和去离子水混合在一起， 搅拌一定时间制得水性墨水，所配制的墨水粘度6 8cP，表面张力25 35mN/m，粒径 10-100nm，pH值8 10。具体制备过程为将1 5%表面活性剂加到10 20%去离子水 中，然后加入0. 5 5%的光敏染料，30 50%改性纳米金属氧化物分散体和10 50%水 溶性共溶剂，用搅拌机以500 1000转/分钟的速度搅拌20 50分钟，再用碱调节墨水 的PH在8 10，最后用500nm的微孔滤膜过滤，即得到水性墨水。改性纳米金属氧化物分散体的制备方法是精确称取1 10%高分子分散剂和 70 88%去离子水，分别用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或三乙醇胺等碱性物质调节pH为 7 10，加热搅拌溶解制备高分子分散液，再添加10 20%改性纳米金属氧化物，使用超声 波超声处理10 40分钟。所选用的高分子分散剂为乙烯类单体的共聚物，其基本化学结构如下
权利要求
1.一种改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水的制备方法，其特征是，将1 5%表面活 性剂溶于10 20%去离子水中，然后加入0. 5 5%光敏染料，30 50%改性纳米金属氧 化物分散体和10 50%水溶性共溶剂，用搅拌机以500 1000转/分钟的速度搅拌20 50分钟，再用碱调节墨水的pH在7 10，最后用500nm的微孔滤膜过滤得到水性墨水。所 配制的墨水粘度2 8cP，表面张力25 35mN/m，体系Z均粒径10_180nm，pH值7 10。
2.如权利要求1所述的改性纳米氧化物/光敏染料墨水的制备方法，其特征是，所述的 光敏染料是光敏染料是联(或多)吡啶钌系列染料，可以是羧酸联吡啶钌染料和膦酸基联 吡啶钌染料中的一种。。所述的表面活性剂是阴离子型、非离子型或者两者复配。所述的阴离子型如十二烷基 硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钾、烷基萘磺酸钠、松香酸钠。所述的非离子型如聚氧乙烯 烷基酚缩合物0P-7、0P-10或0P-15 ；聚氧乙烯脂肪醇缩合物平平加0-10、平平加0_20、 平平加0-25或平平加A-20 ；聚氧乙烯多元醇醚脂肪酸酯如Tween40、Tween60、Tween65、 Tween80 ；脂肪酸的聚氧乙烯酯类如SG-10、SE-10、0E-15。所述的水溶性共溶剂是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、1，3-丙二醇、1，4_ 丁 二醇、1，6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、聚乙烯醇200、聚乙烯醇 400、聚乙二醇600、丙三醇、三乙醇胺、季戊四醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮中的三 至八种。
3.如权利要求1所述的改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水的制备方法，其特征是，所 述的改性纳米金属氧化物，其制备方法是由硅烷偶联剂、水溶性单体、水溶性引发剂和纳米 金属氧化物在醇水体系(乙醇水=95 5)中，85°C搅拌聚合而得。所述的硅烷偶联剂是KH550、KH560、KH570、KH580中的一种。所述的水溶性单体是对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、4-乙烯基 吡啶中的一种或两种。所述的水溶性引发剂是无机过硫酸类引发剂，如过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一 种；也可以是有机偶氮类引发剂，如偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中 的一种。所述的金属纳米氧化物是纳米氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧 化锡中的一种。
4.如权利要求1所述的改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水的制备方法，其特征是，所 述的改性纳米金属氧化物分散体，其制备方法是取1 10%高分子分散剂和70 88%去 离子水，用碱调节PH为7 10，加热搅拌溶解制备高分子分散液，再添加10 20%改性纳 米金属氧化物，使用超声波超声分散10 40分钟。所述的高分子分散剂是乙烯类单体的共聚物，组成分散剂的共聚物有如下所示化学结 构式上式中 M1 = H+、Na+、NH4+、K+，M2 = H+、Na+、NH4+、K+、CH3> CH2CH3, R = C00H、CN、CONH2,
全文摘要
本发明涉及一种改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水的制备方法，属于精细化工领域。该墨水是由光敏染料、改性纳米金属氧化物、水溶性共溶剂、表面活性剂和去离子水搅拌混合，制得具有良好分散稳定和储存稳定性的改性纳米金属氧化物/光敏染料墨水，该墨水可应用于多种不同基材上的喷墨打印，且涂层更加均匀。
文档编号H01M14/00GK102070956SQ20091023403
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者付少海, 张明俊, 房宽峻, 许云燕 申请人:江南大学