中文摘要：

基于静电纺丝技术的ZnO纳米纤维具有比表面积高、成本低廉的特点，适用作染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极材料。本项目旨在研究空间有序ZnO电纺纳米纤维薄膜的制备及其在DSSC中的应用。拟采用双阳极、双阴极电纺系统，改变电纺体系的静电场分布，通过选择合适的溶液体系，优化物料参数和工艺参数制备定向排列的超细ZnO纳米纤维，并研究电极相对位置对电场分布和ZnO纳米纤维形貌、结构和性能的影响机制。采用外电场辅助高温煅烧的方式，利用静电场对晶粒取向的诱导作用，进行高晶粒取向的电纺ZnO纳米纤维的研究，并分析外电场辅助烧结对ZnO纳米纤维物理性能，尤其是光电性能的影响机理。制备ZnO纳米纤维DSSC，研究ZnO纳米纤维微结构对DSSC性能，尤其是光电转换性能的影响及电子在ZnO纳米纤维薄膜中的传输机制。

结论摘要：

电纺ZnO纳米纤维在染料敏化太阳能电池，传感器等领域有广泛的应用前景。本项目采用静电纺丝法研究空间有序ZnO纳米纤维的制备和应用。完成了物料参数和工艺参数的优化，制备了直径小于100纳米的ZnO纳米纤维；搭建了双阳极双阴极静电纺丝系统，并通过对平行电场的分析对双阴极收集装置进行了改进，创新性的提出了折叠铝箔法，利用分裂电场对电纺丝溶液的作用，制备出了定向排列的ZnO纳米纤维；在研究中发现，由于在ZnO结晶过程中对晶粒的引导作用需要的电场较高，在烧结过程中在高温条件下，电场容易击穿，降低电场强度和增加两极间的距离后发现电场对引导ZnO晶粒的取向没有起到预期的作用。考虑到实验中的设备和实验安全问题，我们调整了实验方案，首次采用衬底引导的方法，在Si（100）衬底和AZO玻璃衬底上收集前驱体纤维，利用烧结时衬底晶格对ZnO结晶过程中晶粒的引导作用，制备了晶粒具有择优取向的电纺ZnO纳米纤维；在研究计划进行的过程中，我们尝试了加入磁场制备高晶粒取向ZnO纳米纤维的研究，在高强磁场中烧结后发现纤维形貌已经早到破坏，形成了有单晶纳米棒组成的海胆状ZnO纳米材料；首次通过对ZnO纳米纤维进行较低温度的热处理得到了形貌各异的单晶ZnO纳米棒簇；将ZnO纳米颗粒和电纺ZnO纳米纤维及电纺ZnO纳米棒应用于DSSC阳极的制备中，分别得到了0.93%、1.25%和1.86%的能量转换效率，说明ZnO纳米纤维和ZnO纳米棒材料比普通的ZnO纳米颗粒在DSSC的应用中具有更大的优势。