發(fā)布時間：2017-05-22 18:15

  本文關鍵詞：過渡金屬氮化物和碳化物的合成及在染料敏化太陽能電池中的應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：對電極是染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells,DSCs)的重要組成部分,Pt是最常用的對電極催化劑,起到催化劑的作用,但由于貴金屬Pt價格昂貴且儲量有限,因此需要尋找理想的催化材料來代替Pt作為對電極催化劑應用到DSCs中。本文主要合成了氮化物和碳化物并將其作為對電極催化材料應用于DSCs,并且通過循環(huán)伏安、塔菲爾極化曲線、電化學阻抗和J-V測試等技術手段說明了形貌對氮化釩和碳化鉬的催化性能的影響。首先,利用金屬氯化物-尿素法成功合成了氮化鈮和碳化鉻,并通過調(diào)控反應物的用量和使用多種方法制備出了一系列的不同形貌的氮化釩和碳化鉬。系統(tǒng)研究了材料的種類及微觀結構與催化性能之間的關系。然后通過循環(huán)伏安、塔菲爾極化曲線、電化學阻抗測試對催化材料在不同電解液I3-/I-、T2/T-和Co3+/Co2+中的表現(xiàn)進行了研究。發(fā)現(xiàn)這些非鉑催化材料,豌豆型氮化釩(VN-peas)、小立方體氮化釩(VN-S)和大立方體氮化釩(VN-L)在T2/T-電解液中,納米管碳化鉬(Mo2C-Nt)在Co3+/Co2+電解液中都獲得了比鉑還要好的催化活性,說明開發(fā)的非鉑催化材料不僅適用于傳統(tǒng)的碘氧化還原對體系也適用于新型有機氧化還原對和Co3+/Co2+氧化還原電對體系。如Mo2C-Nt組裝的DSCs在Co3+/Co2+電解液獲得了比Pt對電極的效率(9.41%)稍高的電池效率9.53%。綜上所述,本論文合成了一系列非鉑催化材料,并將其用于染料敏化太陽能電池中,極大擴展了對電極催化材料的選擇范圍,同時降低了染料敏化太陽能電池的制作成本,使得其在太陽能電池中更具有競爭力。
【關鍵詞】：對電極 催化劑 氮化物 碳化物 新型有機電解液 Co3+/Co2+電解液
【學位授予單位】：河北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.1.1 硅系太陽能電池9
• 1.1.2 有機物太陽能電池9
• 1.1.3 多元化合物薄膜太陽能電池9-10
• 1.1.4 染料敏化太陽能電池10
• 1.2 染料敏化太陽能電池介紹10-12
• 1.2.1 染料敏化太陽能電池的發(fā)展10-11
• 1.2.2 染料敏化太陽能電池的結構及工作原理11-12
• 1.3 染料敏化太陽能電池性能的表征參數(shù)12-13
• 1.3.1 開路電壓Voc（open-circuit voltage）12
• 1.3.2 短路電流Jsc（short-circuit current）12
• 1.3.3 填充因子FF（fill factor）12
• 1.3.4 能量轉換效率 η（efficiency）12-13
• 1.4 對電極的研究進展13-18
• 1.4.1 Pt對電極13-14
• 1.4.2 碳對電極14-15
• 1.4.3 復合材料15
• 1.4.4 過渡金屬碳化物15-16
• 1.4.5 過渡金屬氮化物16-17
• 1.4.6 硫化物17-18
• 1.4.7 磷化物18
• 1.5 選題意義18-19
• 第2章 實驗材料、設備及主要的測試方法19-23
• 2.1 實驗試劑和原料19-20
• 2.2 實驗儀器和設備20
• 2.3 實驗表征方法和測試手段20-23
• 2.3.1 X射線衍射20
• 2.3.2 掃描電鏡20-21
• 2.3.3 透射電鏡21
• 2.3.4 循環(huán)伏安測試21
• 2.3.5 塔菲爾極化曲線21
• 2.3.6 電化學阻抗21-22
• 2.3.7 電流-電壓曲線22-23
• 第3章 氮化釩、氮化鈮的合成及應用研究23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 實驗部分23-24
• 3.2.1 氮化鈮、氮化釩的合成23
• 3.2.2 電極的制備與電池的組裝23-24
• 3.3 結果和討論24-34
• 3.3.1 氮化鈮和氮化釩的表征及在DSCs中的應用24-26
• 3.3.1.1 氮化鈮和氮化釩的表征24-26
• 3.3.1.2 氮化鈮和氮化釩在DSCs中的應用26
• 3.3.2 不同形貌氮化釩的表征及在DSCs中的應用26-34
• 3.3.2.1 不同形貌氮化釩的表征26-29
• 3.3.2.2 不同形貌氮化釩在以I3-/I-為電對的DSCs中的應用29-30
• 3.3.2.3 不同形貌氮化釩在以T2/T-為電對的DSCs中的應用30-34
• 3.4 本章小結34-35
• 第4章 碳化鉻、碳化鉬的合成及應用研究35-45
• 4.1 引言35
• 4.2 實驗部分35-37
• 4.2.1 碳化鉻、碳化鉬的合成35-37
• 4.3 結果與討論37-44
• 4.3.1 碳化鉻和碳化鉬的表征及在DSCs中的應用37-39
• 4.3.1.1 碳化鉻和碳化鉬的表征37-38
• 4.3.1.2 碳化鉻和碳化鉬在DSCs中的應用38-39
• 4.3.2 不同形貌碳化鉬的表征及在DSCs中的應用39-44
• 4.3.2.1 納米管碳化鉬、微球碳化鉬和納米棒碳化鉬的表征39-40
• 4.3.2.2 Mo2C-Nt、Mo2C-Ms和Mo2C-Nr對電極在DSCs中的應用40-44
• 4.4 本章小結44-45
• 第5章 結論與展望45-46
• 參考文獻46-53
• 致謝53-54
• 攻讀學位期間取得的科研成果清單54

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本文編號：386495