خواص ساختاري و فيزيكي پوشش‌هاي نازك نانوكامپوزيتي دي‌اكسيد تيتانيم: نانولوله كربني سنتز شده به‌روش سل- ‌ژل غوطه‌وري به ‌منظور استفاده در سلول خورشيدي رنگ‌دانه‌اي

Structural and Physical Properties of TiO2/CNT Nanocomposite Thin Films Synthesized by Sol-Gel Dip Coating Method for Using in Dye-Sensitized Solar Cell

پوشش‌هاي نازك نانوكامپوزيتي TiO2/MWCNT حاوي درصدهاي گوناگون از نانولوله‌هاي كربني چندديواره روي زيرلايه اكسيد قلع دوپ شده با فلوئور به روش سل- ‌ژل غوطه‌وري ايجاد شدند. نتايج آزمون پراش‌سنجي پرتو ايكس حاكي از آن بودند كه ساختار بلوري TiO2 در پوشش‌ها آناتاز است. ضمن اينكه مشخص شد افزايش مقدار CNT در پوشش باعث كاهش اندازه بلورك‌هاي TiO2 مي‌شود اما تأثيري بر ساختار كريستالي و فاز بلوري آن ندارد. تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي گسيل ميداني نشان دادند كه CNTs به‌طور يكنواخت در بين نانوذرات تقريباً كروي TiO2 كه اندازه‌اي در حدود 45 نانومتر دارند، پراكنده شده‌اند و تماس مطلوبي بين آنها وجود دارد. همچنين، اين تصاوير مشخص كردند كه با افزايش مقدار CNT ميزان حضور ترك روي سطح پوشش زياد مي‌شود. نتايج آزمون طيف‌سنجي مرئي- فرابنفش بيانگر آن بودند كه ميزان جذب در محدوده نور مرئي با افزايش مقدار CNT در پوشش زياد شده است و تغيير قابل ملاحظه‌اي در لبه جذب پوشش‌هاي كامپوزيتي در مقايسه با پوشش TiO2 خالص وجود ندارد. از طيف‌هاي فتولومينسانس مشخص شد كه حضور CNT در پوشش TiO2 نرخ تركيب مجدد جفت الكترون و الكترون- حفره‌ها را كم كرده است.

TiO2/MWCNT nanocomposite thin films containing different percentages of multi-walled carbon nanotubes were coated on fluorinated tin oxide substrates by sol-gel dip coating method. Results of X-ray diffraction analysis indicated that the crystal structure of the coatings was anatase TiO2. It was also understood that the size of crystallites reduced with CNT but structural properties and equilibrium phase remain intact. Field emission scanning electron microscope images showed that CNTs dispersed uniformly among 45 nm spherical TiO2 particles of close relations. These images also showed that CNT promoted cracks on the coated surface. Results of the UV-Vis spectroscopy showed that the visible light range adsorption increased with CNT and the absorption edge did not significantly differ with the pure TiO2 layers.. Results of the photoluminescence spectroscopy revealed that the presence of CNT could reduce the pair electron–electron holes recombination which is considered totally undesirable.