本文關(guān)鍵詞：石墨烯衍生物的制備及其在光電池上的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：化石能源是人類生產(chǎn)生活中使用最為廣泛的能源形式,但是它的大規(guī)模使用帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題,同時由于它的不可再生性,也使人類陷入了嚴(yán)峻的能源危機(jī)中。太陽能是一種可再生的清潔能源,對它進(jìn)行合理的利用是人類解決目前的環(huán)境和能源危機(jī)的有效途徑。染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar Cells, DSSCs)是一種新型的太陽能電池,它具有低成本、高效率、無污染等優(yōu)勢,因此引起了人們的普遍關(guān)注。金屬Pt具有導(dǎo)電性能好、催化活性高的優(yōu)點(diǎn),被用作DSSCs的對電極(Counter Electrode,CE)材料。但是Pt是一種稀有金屬,儲量有限,因此價格昂貴,阻礙了DSSCs的大規(guī)模使用。另一方面,Pt在電解質(zhì)中的穩(wěn)定性不好,這會影響DSSCs的使用壽命�；谝陨系膯栴},本文旨在研究高效、廉價、穩(wěn)定的材料替代Pt作為CE材料,主要包括以下內(nèi)容：(1)使用高溫原位法合成了二硫化鉬/還原氧化石墨烯(MoS_2/RGO)復(fù)合材料。實(shí)驗中,MoS_2生長在RGO的基平面上,暴露出眾多具有催化活性的邊界,同時,由于MoS_2的生長,RGO片層之間的堆疊和團(tuán)聚現(xiàn)象得到了抑制,它的大比表面積也能使MoS_2與電解液的接觸面積增大。因此,在該復(fù)合材料中,MoS_2主要提供了大的催化活性,而RGO則作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性。循環(huán)伏安測試和電化學(xué)阻抗譜分析均表明該材料對I3-還原反應(yīng)的催化活性與Pt接近,光電測試結(jié)果表明,以該材料作為CE的DSSC得到了6.70%的光電轉(zhuǎn)換效率,達(dá)到了相同條件下Pt電極的效率的98%(6.86%)。(2)使用一步水熱合成法,在導(dǎo)電玻璃表面生長一層CoS/NiS/RGO(CoS:硫化鈷,NiS：硫化鎳)復(fù)合材料,并將它作為CE。該方法避免了復(fù)合材料到導(dǎo)電玻璃的二次轉(zhuǎn)移,簡化了制備過程,同時也使材料與導(dǎo)電基底之間的附著力大大增加。該材料中,CoS、NiS主要是催化活性的來源,而RGO則是材料優(yōu)良導(dǎo)電性的保證。循環(huán)伏安測試和電化學(xué)阻抗測試結(jié)果表明,該材料具有能與Pt媲美的催化活性。將它組裝成DSSC后,得到光電轉(zhuǎn)換效率為6.73%,相當(dāng)于相同條件下Pt對電極電池效率的96%(6.99%)。(3)另外,本研究將MoS_2/RGO復(fù)合材料作為電磁波吸收材料并測試了它的吸波性能。結(jié)果表明,在復(fù)合材料填充比為10 wt%、厚度為1.9mmm和2.0 mm時,它的有效吸波頻帶寬為5.72 GHz。當(dāng)它的厚度為2.3 mm時,在頻率為11.68 GHz處達(dá)到了最低的反射損耗：-50.9 dB。因此認(rèn)為它是電磁波吸收材料領(lǐng)域的一種新型材料,值得進(jìn)一步研究其工程應(yīng)用的可能性。
【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 對電極 還原氧化石墨烯 石墨烯衍生物 電磁波吸收材料
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914;TQ127.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 研究背景15-17
• 1.1.1 石墨烯簡介15-16
• 1.1.2 氧化石墨烯簡介16-17
• 1.2 染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cells,DSSCs)17-21
• 1.2.1 染料敏化的TiO_2光陽極18-19
• 1.2.2 電解質(zhì)19
• 1.2.3 對電極(CE)19-20
• 1.2.4 染料敏化太陽能電池的工作原理20-21
• 1.2.5 CE存在的問題21
• 1.3 電磁波吸收材料21-24
• 1.3.1 電磁波吸收材料原理22-23
• 1.3.2 電磁波吸收材料的分類23
• 1.3.3 電磁波吸收材料性能參數(shù)23
• 1.3.4 電磁波吸收材料的發(fā)展趨勢23-24
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容24-25
• 第二章 實(shí)驗材料、表征及測試25-33
• 2.1 實(shí)驗所需材料及儀器25-26
• 2.2 CE材料表征儀器26-27
• 2.3 DSSCs的制備方法27-28
• 2.3.1 光陽極的制備方法27-28
• 2.3.2 對電極的制備28
• 2.3.3 電解液的配置28
• 2.3.4 電池組裝28
• 2.4 電池性能測試28-33
• 2.4.1 CV測試28-30
• 2.4.2 EIS測試30-31
• 2.4.3 光電轉(zhuǎn)換效率測試31-33
• 第三章 二硫化鉬/還原氧化石墨烯對電極的應(yīng)用研究33-49
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實(shí)驗部分34-36
• 3.2.1 GO的制備34-35
• 3.2.2 MoS_2/RGO復(fù)合材料的制備35-36
• 3.2.3 對電極的制備36
• 3.3 材料的結(jié)構(gòu)、形貌表征36-42
• 3.3.1 XRD、Raman和XPS分析37-39
• 3.3.2 材料的SEM和TEM分析39-42
• 3.4 材料催化性能研究42-47
• 3.4.1 CV測試42-44
• 3.4.2 EIS測試44-45
• 3.4.3 光電轉(zhuǎn)換效率研究45-47
• 3.5 小結(jié)47-49
• 第四章 硫化鈷/硫化鎳胚原氧化石墨烯對電極的研究49-59
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實(shí)驗部分50
• 4.2.1 GO的制備50
• 4.2.2 CoS/NiS/RGO三元復(fù)合材料CE的制備50
• 4.3 結(jié)果討論50-57
• 4.3.1 材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征50-55
• 4.3.2 材料的催化性能研究55-56
• 4.3.3 復(fù)合材料作為CE時的光電轉(zhuǎn)換效率56-57
• 4.4 小結(jié)57-59
• 第五章 MoS_2/RGO復(fù)合材料作為電磁波吸收材料的應(yīng)用59-67
• 5.1 前言59
• 5.2 實(shí)驗部分59-60
• 5.2.1 測試樣品制備59-60
• 5.3 電磁波吸收性能分析60-66
• 5.4 小結(jié)66-67
• 第六章 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-79
• 致謝79-81
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-83
• 作者及導(dǎo)師簡介83-84
• 碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書84-85

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯衍生物的制備及其在光電池上的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：284247