【摘要】：隨著全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口劇增,人們對可再生能源的需求急劇上升,如何高效地轉(zhuǎn)化和存儲可再生能源成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。金屬硫化物在自然界中含量豐富、無毒,并且具有優(yōu)異的電導(dǎo)性、穩(wěn)定性、光電化學(xué)響應(yīng)等性能,可廣泛應(yīng)用于能源器件中,因而備受關(guān)注。本論文圍繞金屬硫化物的合成,通過開發(fā)多種制備方法,在不同基底表面成功制備了一系列二元、三元以及復(fù)合金屬硫化物納米薄膜材料,深入研究其生長機(jī)理。此外,分別考察了它們在量子點(diǎn)敏化太陽能電池(QDSCs)、光催化以及超級電容器中的光電性能。本論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)和成果如下:1.采用多種方法在FTO導(dǎo)電玻璃基底表面制備CuS納米片薄膜,通過對不同方法制備的CuS納米片薄膜進(jìn)行多種表征及電化學(xué)性能測試,篩選獲得具有最佳電催化活性的CuS納米薄膜,并將其作為對電極材料組裝成QDSCs,相比于傳統(tǒng)的貴金屬Pt電極,電池整體性能有明顯的提高,電池效率從1.56%提升至3.82%。2.發(fā)展了一種制備復(fù)合硫化物納米薄膜的普適方法。在多種導(dǎo)電基底(包括FTO、泡沫鎳、碳布和鈦網(wǎng))表面成功制備了新型珊瑚狀Co9S8-CuS納米結(jié)構(gòu)薄膜樣品,并將其作為電極材料應(yīng)用于QDSCs和超級電容器中。與單種材料(Co9S8和CuS)相比,復(fù)合硫化物納米結(jié)構(gòu)薄膜具有更優(yōu)異的電催化活性、充放電特性及電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。此外,通過相同的制備方法,我們也成功制備了 Co9S8-NiS2和Co9S8-MoS2納米薄膜,證明此種方法具有普適性。3.首次在銅板表面制備了三元Cu2Mo6S8針葉狀納米薄膜,該薄膜具有可見光響應(yīng),并且憑借其特殊的針葉狀結(jié)構(gòu)和適宜的電子能級結(jié)構(gòu),Cu2Mo6S8針葉狀納米薄膜在可見光下對甲基藍(lán)具有優(yōu)異的光催化降解活性。
【圖文】：

逑輸層，不過最常用的還是金和銀作為對電極Ｉ２Ｗ１］。逡逑圖１－ｌａ表明了邋ＱＤＳＣｓ的工作原理：量子點(diǎn)吸收入射光子的能量被激發(fā)產(chǎn)生逡逑電子－空穴對，隨后電子－空穴對發(fā)生分離，電子快速注入到金屬氧化物導(dǎo)帶并經(jīng)逡逑金屬氧化物被外電路收集，量子點(diǎn)的空穴被電解質(zhì)還原回到基態(tài)，電解質(zhì)在對電逡逑極處接收從外電路流入的電子完成再生，最終構(gòu)成一個回路循環(huán)［１７］。光電轉(zhuǎn)化逡逑主要在各個界面處完成，圖１－ｌｂ展現(xiàn)了電子和空穴在Ｔｉ０２／ＱＤ／電解液界面的電逡逑荷轉(zhuǎn)移的過程，，包括光生電子和空穴的注入（Ｉｎｊ），捕獲（Ｔｉｐ）和再結(jié)合（Ｒｅｃ）［３２］。逡逑Ｉｎｊｌ和Ｉｎｊ２過程表示光生電子從最低未占軌道以及電子陷阱能級注入至Ｔｉ０２；逡逑Ｉｎｊ３和Ｉｎｊ４過程表示產(chǎn)生的空穴從最高已占軌道ＨＯＭＯ和空穴陷阱能級注入至逡逑電解液中。在內(nèi)電路中，光生電子和空穴的復(fù)合可通過兩種方式，Ｒｅｅｌ表示光逡逑生電子和空穴直接復(fù)合，Ｒｅｃ２表示它們通過陷阱能級復(fù)合。注入至Ｔｉ０２的電子逡逑在Ｔｉ０２／ＱＤｓ表面轉(zhuǎn)移到ＱＤｓ上（Ｒｅｃ３）

１．３．３超級電容器的工作原理逡逑雙電層超級電容器的儲能實(shí)質(zhì)上是電荷在電極和電解液界面上的存儲與重逡逑新排列［３３］。圖１－２解釋了雙電層超級電容器的工作原理：充電時，電子從電容器逡逑正極流入負(fù)極，與此同時電解液中的正負(fù)離子分別向電容器的負(fù)極和正極擴(kuò)散，逡逑這樣即形成了雙電層儲能；充電結(jié)束后，電極和電解液界面間的靜電引力使得雙逡逑電層保持穩(wěn)定，因此，正負(fù)兩極間的電壓可以保持不變；放電時，雙電層電容器逡逑的正負(fù)兩極通過外電路連接，電子經(jīng)過負(fù)載從負(fù)極流向正極，在外電路產(chǎn)生電流，逡逑靜電引力消失，電極表面的正離子與負(fù)離子流入電解液中。整個過程只有電荷的逡逑物理遷移，并沒有化學(xué)反應(yīng)參與［３３］。逡逑邐ｊｊ邐邋邐ＷｖＶｖ邐逡逑ｉｎ邐起ｖ．！邐ｉ邋ｎｅ？邋ｓ邋ｎ邋＾逡逑ｉ邋１邐！二邐９邋＠逡逑１１邋｛二邐ｅ邋ｅ逡逑丨：Y沖義希椋戾澹歟椋戾危蹋�？ｅ邋？？ｓw義希掊灝哄澹掊義賢跡保菜綺愕縟萜韉幕磽跡郟常常蕁ｅ義希疲椋紓澹保插澹櫻悖瑁澹恚幔簦椋沐澹洌椋幔紓潁幔礤澹錚駑澹牛模蹋茫螅義戲ɡ謫偷縟萜韉拇⒛芑剖抵噬鮮腔钚暈鎦試詰緙礱嫻那返縹懷粱�，从辶x隙⑸贍嫻幕迅交蛘呤茄躉乖從Γ郟常常蕁Ｍ跡保呈且越鶚粞躉鎵偷縟蒎義掀魑

本文編號：2623401