本文關(guān)鍵詞：反蛋白石結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚合物材料的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 導(dǎo)電聚合物 反蛋白石 氣-液界面 化學(xué)氧化聚合 染料敏化太陽能電池

【摘要】：導(dǎo)電聚合物反蛋白石(IO)內(nèi)部存在均勻的相互連通的孔道結(jié)構(gòu),具有良好的導(dǎo)電性能和較大的比表面積,廣泛應(yīng)用于傳感器、太陽能電池、催化等領(lǐng)域。目前導(dǎo)電聚合物IO多是通過電化學(xué)法制備,然而該方法設(shè)備復(fù)雜,只能在導(dǎo)電基底上進(jìn)行導(dǎo)電聚合物的填充。本論文研究通過在氣-液界面化學(xué)氧化聚合法制備導(dǎo)電聚合物IO,并將其作為對(duì)電極應(yīng)用在染料敏化太陽能電池(DSSC)中,嘗試替代昂貴的鉑電極。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)以聚苯乙烯(PS)膠體晶體(CC)為模板,采用氣-液界面化學(xué)氧化法制備導(dǎo)電聚合物IO。該方法中,首先將PS CC浮于吡咯或者苯胺溶液表面,加入氧化劑聚合從而使導(dǎo)電聚合物填充于CC結(jié)構(gòu)內(nèi)部,最后溶掉PS微球而得到聚吡咯(PPy)或聚苯胺(PANI)IO材料。采用ATR-FTIR、SEM、UV-vis-NIR、接觸角分析儀等對(duì)IO進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)性能表征,結(jié)果表明:溶液中乙醇的加入大大改善了CC在水溶液中的浸潤(rùn)程度,在4%v/v乙醇濃度下,PPy IO層數(shù)和所使用CC層數(shù)一致,能達(dá)到頂層,而表層納米碗陣列結(jié)構(gòu)不被覆蓋;聚合反應(yīng)進(jìn)行24 h能得到結(jié)構(gòu)規(guī)整的PPy IO;該方法能夠適用于不同直徑空心球IO的制備及PANI IO的制備。(2)通過有機(jī)酸和無機(jī)酸摻雜,提高PPy IO的導(dǎo)電性及電催化活性,并將摻雜的PPy IO作為對(duì)電極應(yīng)用在DSSC中,探究了其對(duì)DSSC光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)影響。通過ATR-FTIR、SEM、UV-vis-NIR、TGA、C-V對(duì)摻雜后IO結(jié)構(gòu)、形貌、熱穩(wěn)定性及催化性能進(jìn)行研究,最后進(jìn)行電池組裝并對(duì)DSSC進(jìn)行I-V測(cè)試及EIS阻抗分析。結(jié)果表明:對(duì)PPy IO進(jìn)行摻雜過程中,摻雜劑種類將影響結(jié)構(gòu)的形成,小的陰離子摻雜能在高濃度下進(jìn)行,而表面活性劑類大的陰離子摻雜只能在低濃度下進(jìn)行,否則將破環(huán)CC結(jié)構(gòu);PPy IO熱穩(wěn)定性能受摻雜劑的影響,鹽酸和對(duì)甲苯磺酸摻雜,熱穩(wěn)定性能有一定的提高,而十二烷基硫酸鈉摻雜后的PPy IO熱穩(wěn)定性降低;鹽酸和對(duì)甲苯磺酸的摻雜使相應(yīng)DSSC的PCE得以提高,而十二烷基硫酸鈉的摻雜增加了DSSC中電解液擴(kuò)散阻力,降低了DSSC的PCE;摻雜后的PPy IO對(duì)I-/I3-氧化還原對(duì)具有良好的催化性能,在進(jìn)行摻雜后,得到了催化活性較高的PPy IO;采用摻雜的PPy IO作為對(duì)電極的DSSC的PCE接近于采用Pt對(duì)電極的DSSC。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4
，

本文編號(hào)：1279920