本文關(guān)鍵詞：過渡金屬硫族化合物的可控制備及催化特性

  更多相關(guān)文章： 過渡金屬硫族化合物 染料敏化太陽能電池 對電極 能量轉(zhuǎn)換效率

【摘要】：染料敏化太陽能電池(DSSC)具有易制備、低成本、高光電轉(zhuǎn)換效率等特點(diǎn)而備受關(guān)注。DSSC主要由對電極、氧化還原電解液、光敏化劑和光陽極構(gòu)成。對于對電極材料的構(gòu)筑,不僅要有低廉的價(jià)格,而且要有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換性能和高穩(wěn)定性。本論文以低成本的、高效的過渡金屬硫族化合物為研究對象。擬構(gòu)筑高結(jié)晶度的小尺寸的單分散的硫化鎳納米晶;暴露高能面的硫化亞鐵納米片;硒硫化錫鋅銅對電極。研究反應(yīng)溫度、化學(xué)組分等實(shí)驗(yàn)參數(shù)與對電極光電轉(zhuǎn)換性能及催化性能之間的關(guān)系。本論文的主要研究內(nèi)容如下:1)可控制備高結(jié)晶度的小尺寸的單分散的α相硫化鎳納米晶。通過控制反應(yīng)溫度,得到了結(jié)晶度不同的硫化鎳,然后通過噴涂法制備成對電極,組裝成DSSC。探究其催化性能與DSSC光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系。當(dāng)反應(yīng)溫度為300℃時(shí),得到了較高結(jié)晶度的NiS,它構(gòu)筑的DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率為7.33%,接近于鉑基的DSSC轉(zhuǎn)換效率(7.53%)。這主要是因?yàn)楦呓Y(jié)晶度、小尺寸的硫化鎳納米晶可提供更多的催化活性位點(diǎn),利于I3-的還原。2)可控制備了暴露高能面的硫化亞鐵納米片。通過控制反應(yīng)溫度,得到了組分不同的硫化亞鐵(FeS、Fe7S8)納米片。光電性能測試表明:基于暴露(001)高能面的FeS納米片對電極構(gòu)筑的DSSC的平均光電轉(zhuǎn)換效率為8.88%(最高光電轉(zhuǎn)換效率為9.10%),其電池效率明顯高于Fe7S8納米片(8.06%)和鉑基的(7.73%)。上述結(jié)果表明暴露高能面的硫化亞鐵納米片具有出色的催化性能。3)可控制備了單分散的小尺寸硫化錫鋅銅納米粒子,然后將其硒化得到硒硫化錫鋅銅,再用刮涂法制備成對電極。相比硫化錫鋅銅納米粒子對電極構(gòu)筑的DSSC,基于硒硫化錫鋅銅對電極構(gòu)筑的DSSC效率有大幅度的提高,其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7.13%,接近于鉑作為DSSCs對電極的效率7.62%。這歸因于硒元素的引入,改變了硫化錫鋅銅的晶體結(jié)構(gòu),提高了其催化性能。
【關(guān)鍵詞】：過渡金屬硫族化合物 染料敏化太陽能電池 對電極 能量轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-27
• 1.1 研究背景9
• 1.2 太陽能電池簡介9-10
• 1.2.1 太陽能電池的發(fā)展9-10
• 1.3 染料敏化太陽能電池10-14
• 1.3.1 染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展10-11
• 1.3.2 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理11-14
• 1.4 染料敏化太陽能電池對電極的國內(nèi)外研究進(jìn)展14-25
• 1.4.1 貴金屬Pt基對電極14-16
• 1.4.2 碳材料基對電極16-18
• 1.4.3 聚合物基對電極18-19
• 1.4.4 過渡金屬化合物基對電極19-23
• 1.4.5 多元化合物基對電極23-24
• 1.4.6 復(fù)合物基對電極24-25
• 1.5 本課題的立題思想及意義25-27
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料和表征方法27-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑27-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和原料27-28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備28-29
• 2.2 表征方法29-31
• 2.2.1 X射線衍射分析（X-ray diffraction, XRD）29
• 2.2.2 X射線光電子能譜（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）29
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡（Scanning electron microscope, SEM）29
• 2.2.4 透射電子顯微鏡（Transmission electron microscope, TEM）29
• 2.2.5 原子力顯微鏡（Atomic force microscope, AFM）29
• 2.2.6 光電化學(xué)池的光電流-電壓曲線（Photocurrent-voltage, J-V）29
• 2.2.7 循環(huán)伏安曲線（Cyclic Voltammetry, CV）29-30
• 2.2.8 電化學(xué)阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）30
• 2.2.9 Tafel極化曲線測試（Tafel polarization）30-31
• 第3章 小尺寸硫化鎳納米晶的可控制備及催化特性31-44
• 3.1 引言31-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分32-34
• 3.2.1 基于密度泛函理論的表面吸附能的第一性原理計(jì)算32-33
• 3.2.2 小尺寸硫化鎳納米晶的可控制備33
• 3.2.3 材料對電極的制備及光電化學(xué)池的組裝33-34
• 3.3 結(jié)果與討論34-43
• 3.3.1 I_3~-在材料表面的DFT計(jì)算34-36
• 3.3.2 小尺寸硫化鎳的結(jié)構(gòu)表征36-39
• 3.3.3 光電化學(xué)池的光電流-電壓性能測試39-41
• 3.3.4 對電極的電化學(xué)測試41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 暴露高能面的硫化亞鐵納米片的可控制備及催化特性44-54
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-46
• 4.2.1 暴露高能面的硫化亞鐵納米片的可控制備45
• 4.2.2 對電極的可控構(gòu)筑及光電化學(xué)池的組裝45-46
• 4.2.2.1 刮涂法可控構(gòu)筑對電極45-46
• 4.2.2.2 光電化學(xué)池的組裝46
• 4.3 結(jié)果與討論46-52
• 4.3.1 暴露高能面的硫化亞鐵納米片的結(jié)構(gòu)表征46-49
• 4.3.2 光電化學(xué)池的光電流-電壓及穩(wěn)定性測試49-51
• 4.3.3 基于硫化亞鐵納米片的電化學(xué)測試51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 Cu_2ZnSnS_xSe_(4-x)的可控制備及催化特性54-61
• 5.1 引言54-55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分55-56
• 5.2.1 小尺寸Cu_2ZnSnS_4納米粒子的可控制備55
• 5.2.2 Cu_2ZnSnS_xSe_(4-x)的制備55
• 5.2.3 對電極的制備及光電化學(xué)池的組裝55-56
• 5.3 結(jié)果與討論56-60
• 5.3.1 可控制備的材料的結(jié)構(gòu)表征56-57
• 5.3.2 光電化學(xué)池的光電流-電壓測試57-58
• 5.3.3 材料的電化學(xué)測試58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75-76

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9 杜樂;譚t，

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