In order to improve the overall power conversion efficiency in dye-sensitized solar cells (DSSCs), it is very important to secure the sufficient surface area of photocatalytic nanoparticles layer for absorbing dye molecules. It is because increasing the amount of dye absorbed generally results in increasing the amount of light harvesting. In this work, we proposed a new method for increasing the specific surface area of photocatalytic titanium oxide ($TiO_2$) nanoparticles by using an inorganic templating method. Salt-$TiO_2$ composite nanoparticles were synthesized in this approach by spray pyrolyzing both the titanium butoxide and sodium chloride solution. After aqueous removal of salt from salt-$TiO_2$ composite nanoparticles, mesoporous $TiO_2$ nanoparticles with pore size of 2~50 nm were formed and then the specific surface area of resulting porous $TiO_2$ nanoparticle was measured by Brunauer-Emmett-Teller (BET) method. Generally, commercially available P-25 with the average primary size of ~25 nm $TiO_2$ nanoparticles was used as an active layer for dye-sensitized solarcells, and the specific surface area of P-25 was found to be ~50 $m^2/g$. On the other hand, the specific surface area of mesoporous $TiO_2$ nanoparticles prepared in this approach was found to be ~286 $m^2/g$, which is 5 times higher than that of P-25. The increased specific surface area of $TiO_2$ nanoparticles will absorb relatively more dye molecules, which can increase the short curcuit current (Jsc) in DSSCs. The influence of nanoporous structures of $TiO_2$ on the performance of DSSCs will be discussed in terms of the amount of dye molecules absorbed, the fill factor, the short circuit current, and the power conversion efficiency.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.30
no.3
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pp.103-109
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2020
The effect of La2O3 addition on the crystalline phase, microstructure, and dielectric properties of BaTiO3 has been studied as a function of the amounts of La2O3. 0.3 mol% TiO2-excess BaTiO3 powder was synthesized by solid-state reaction, and then the powder compacts with various amounts of La2O3 were sintered at 1250℃ for 2 hours. Room temperature XRD showed changes in the lattice parameters and a decrease of tetragonality (c/a) as the amounts of La2O3 increased. It can be explained that the phase transition from tetragonal to cubic phase occurred because La3+ replaced Ba2+ site, which increased the instability of the tetragonal phase. As La2O3 was added over 0.1 mol%, the critical driving force for growth (Δgc) increased over maximum driving force (Δgmax). As the result, the grain size decreased with La2O3 addition. Dielectric constant decreased as the amounts of La2O3 increased, which was analyzed with crystal structure and microstructure.
$TiO_2$ fine powders were synthesized via hydrolysis reaction of titanium isopropoxide in isopropanol solvent and the reaction rates were studied by use of UV spectroscopic method. The reactions were controlled to proceed to pseudo-first-order reaction in the presence of excess water in isopropanol solvent. The rate constants which varied with temperature and concentration of water were calculated by Guggenheim method. Reactions using $D_2O$ were also carried out to determine the catalytic character of water. n value of water molecules in transition state and the thermodynamic parameters showed that the reaction proceeded by $S_N2$ mechanism. $TiO_2$ powders synthesized in this reaction were almost spheric forms and had average particle size of $0.3{\mu}m$ diameter.
$MWCNT-TiO_2$ nano composites and $Ag-MWCNT-TiO_2$ nano composites were prepared from Multi-Walled Carbon NanoTube (MWCNT), titanium (IV) butoxide (TNB) solution and silver nitrate ($AgNO_3$) by the sol-gel method. The dispersion and structure of Ag in the synthesized composites was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Field Emission Transmission Electron Microscopy (FE-TEM). X-Ray Diffraction (XRD) patterns of the composites showed that the composites contained an anatase phase. The Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDX) showed the presence of C, O, Ti and Ag peaks. The $TiO_2$ particles were distributed uniformly in the MWCNT network, and Ag particles were virtually fixed on the surface of the tubes. Also decomposition of the methylene blue was investigated according to UV radiation times for study photocatalytic activity. $Ag-MWCNT-TiO_2$ nano composites show high photodegradation than $MWCNT-TiO_2$ nano composites. The results indicate that the high conductivity of Ag improved the photoactivity of the $MWCNT-TiO_2$ composite.
$Pb(Zr_{0.53}Ti_{0.47})O_3$ (PZT) was synthesized by a multiple wet dry process. Precipitates prepared from reaction between $ZrOCl_2{\cdot}8H_2O$ and $TiOCl_2$ and $NH_4OH$ in an aqueous solution was dried at $100^{\circ}C$, and calcined at $500^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$. The mixture mixed with PbO and as-dried or calcined $Zr_{0.53}Ti_{0.47}O_4$ (ZT) powders was calcined again at 700 and $800^{\circ}C$. Well crystallized ZT and PZT were formed at even $700^{\circ}C$. PZT piezoelectric ceramics of more than 98.5% in a relative density was obtained by sintering at as low as $900^{\circ}C$.
본 연구는 주조성, 내압성, 내열성 등이 우수하여 군용 및 민수용 기계소재로 이용되고 있는 AI-Si-Mg계 AC4C 합금에 세라믹(AI2O3, AI2O3-TiC)을 강화시키는 복합재료제조에 관한 기초연구의 일환으로 수행하였다. 연구내용은 세라믹 강화재의 젖음성을 높이기 위하여 수소환원법에 의한 AI2O3입자의 Ni 피복과 기존의 프리폰 제조방법보다 간단하고 경제적인 자전연소합성법에 의해 AI2O3-TiC 다공성 pellet을 제조하여, 이들 강화재와 AC4C 기지금속을 이용하여 고대-compocasting 및 squeeze casting법으로 복합재료를 제조하고 미세조직, 계면생성물, 기계적 성질, 내마멸성 등의 특성을 조사하였다. 고대-compocasting법에 의해 제조된 AI2O3Ni 입자 강화 복합재료에서 강화재들은 응집체로 존재하지 않고 비교적 균일하게 분산되었고 AI2O3-TiC 강화재를 이용하여 squeeze casting으로 가압주조 하므로써 기지금속과 강화재의 젖음성이 향상되었다.
The controlled Ti(CO2H5)4 hydrolysis reactions for the synthesis of Spherical Monodispersed Titania powders are described. Increasing the concentration of TEOT and the molar ratio of water to TEOT in alcohol solution decrease the reaction time and the particle size. The reaction time is delalyed by increasing the chain length and the number of carbon branches of alcohol as a solvent. The prepared powders with an average diameter of 0.8μ and the spherical monodispersed transfer to Rutile phase at 550℃.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.02a
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pp.308-308
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2013
본 연구에 염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSCs)의 광전변환효율을 높이기 위해 작업전극에 새로운 구조의 광투과층 및 산란층을 도입하였다. DSSCs 작업전극의 빛을 투과시키는 투과층에 크기가 10 nm 이하의 nanoparticle $TiO_2$를 적용하고, 투과된 빛이 산란되어 많은 전자가 여기 될 수 있도록 기존의 큰 입자 사이즈였던 산란층을 이용하는 대신 $TiO_2$ nanorod 및 nanotube 형태의 구조를 도입하여 기존의 작업전극과 비교하였다. 산란층에서 방향성을 가지는 rutile 상의 $TiO_2$는 저온에서 안정적인 anatase 상의 $TiO_2$보다 화학적으로 안정하며, 높은 산란율을 가지고, 광에 의해 여기된 전자를 직접적으로 집전전극에 전달해 줌으로서 소자의 효율을 증가시킨다고 보고되고 있다. Rutile 상의 $TiO_2$ 층 제작 시 수열합성법을 이용하면 nanorod 모양의 $TiO_2$층을 형성할 수 있고, 이와 같은 방법으로 성장시킨 산란층에 전기영동법의 식각 효과를 사용하면 nanotube 모양의 $TiO_2$층을 성장시킬 수 있어 산란효과의 극대화 및 전극의 표면적을 넓히는 장점이 있다. 각각의 방법을 이용하여 만든 구조 위에 입자 크기 10 nm의 $TiO_2$를 Dr blade 방법으로 도포하여 double layer (산란층+흡수층)로 구성된 작업 전극을 이용한 DSSCs를 제작한 후 I-V curve와 EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 측정하여 효율 및 전기화학적 특성을 분석하였다.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.32
no.12
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pp.1147-1153
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2010
To evaluate the solar photocatalytic degradation efficiency of chloroform in a real solar-light driven compound parabolic concentrators (CPCs) system, $TiO_2$ was irradiated with a metalhalide lamp (1000 W), which has a similar wavelength to sunlight. The results were applied to a pilot scale reactor system by converting the data to a standardized illumination time. In addition, the effects of initial pH and the $TiO_2$ dose on the photocatalytic degradation of chloroform were investigated. The results were compared with the specific surface area (S.S.A) and particle size of $TiO_2$, which changed according to the pH, to determine the relationship between the S.S.A, particle size and the photocatalytic degradation of chloroform. The experiment was carried out at pH 4~7 using 0.1, 0.2, 0.4 g/L of $TiO_2$. The particle size and specific surface area of $TiO_2$ were measured. There was no significant difference between the variables. However, pH affects the particle size distribution and specific surface area of $TiO_2$. Inaddition, the activation of a photocatalyst did not show a linear relationship with the specific surface area of $TiO_2$ in the photocatalytic degradation of chloroform.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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