分子式TiO2，常见晶体结构为锐钛矿相（anatase）、金红石相（rutile），钙钛矿器件中以锐钛矿相为主。TiO2纳米颗粒作为光催化剂在紫外光照射下分解己烷蒸气，实现气相有机污染物的去除。它已被用作去除砷的吸附剂。TiO2纳米颗粒适合在光照或暗态下抑制细菌（S. aureus、E. coli）生长，兼具光催化降解有机染料的双重功能。它还被用于研究二氧化钛纳米颗粒对DNA寡核苷酸的吸附作用。在钙钛矿/有机光伏器件中作为n-型电子传输层，提供能级匹配、快速电子抽取。

纳米二氧化钛 P25（粒径 20nm）是钙钛矿器件中常用的电子传输层材料，它兼具锐钛矿与金红石相的混合晶型优势，搭配 20nm 的纳米尺度特性，能从提升光电转换效率、强化器件稳定性、适配多元制备场景等多方面优化钙钛矿性能，具体优势如下：

1. 优化电子传输，大幅提升光电转换效率
   • 高效分离并传输电荷：P25 的混合晶型让其既有锐钛矿的高活性，又有金红石型优异的电子传导能力，电子迁移率可达 1×10³cm²/(V・s)。20nm 的粒径使其比表面积大，与钙钛矿层接触界面充足，能快速提取钙钛矿受光激发产生的电子，减少电子 - 空穴对的复合损耗。例如在 p - i - n 反式结构钙钛矿电池中，P25 基器件的光电转换效率可达 25.3%，短路电流密度较传统电子传输层器件更高。
   • 辅助提升光利用效率：其自身具有合适的折射率，可减少入射光在界面的反射损失；同时纳米级的颗粒分布能让光线在传输层与钙钛矿层之间产生散射，延长光在钙钛矿层中的传播路径，助力钙钛矿吸收更多光子，进一步提升器件的光电转换潜力。
2. 构筑防护屏障，强化器件稳定性
   • 阻挡离子迁移与水汽侵蚀：P25 可形成均匀致密的薄膜，作为物理屏障抑制钙钛矿层中碘离子等的迁移。实验显示，经 P25 修饰的器件中碘离子迁移深度仅 5nm，远低于未修饰组的 50nm，能避免离子迁移对电极和界面造成破坏。同时该薄膜化学惰性强，可阻挡外界水汽和氧气侵入钙钛矿层，减少钙钛矿材料水解和氧化降解。
   • 抑制高温与光照老化：P25 能耐受 150℃高温和强酸强碱环境，可增强钙钛矿器件的耐高温性能。如华中科技大学团队的相关研究中，经 TiO₂（P25 同类型材料）修饰的钙钛矿器件，在 70℃连续光照 3265 小时后仍保持 95.5% 的初始效率，大幅缓解光热耦合条件下的性能衰减。
3. 适配多元场景，降低产业化难度
   • 兼容柔性与大面积器件：P25 可制备成柔性薄膜，适配 PET 等柔性基底。用其制作的柔性钙钛矿电池，在弯折半径 5mm 的条件下可耐受 10000 次弯折，效率保持率达 85%，适配光伏建筑一体化、车载光伏等柔性应用场景。同时在大面积器件制备中优势显著，如 17.1cm² 的钙钛矿模块使用相关 TiO₂材料后，效率可达 21.4%，满足规模化应用的需求。
   • 制备工艺友好且成本可控：P25 易分散在常用有机溶剂中，可通过旋涂等低成本工艺制备薄膜，无需复杂设备。且相比铂等贵金属电子传输材料，其制备成本降低 50% 以上，原材料储量丰富且无毒，既能适配实验室小面积研发，也能融入规模化生产线，推动钙钛矿器件的产业化落地。

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