本文關鍵詞：鉬酸鑭的合成及其在染料敏化太陽能電池中對碘電對催化性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells,DSCs)是將太陽能轉化為電能的一種裝置,對電極(Counter electrode,CE)是其關鍵組件之一。對電極所負載的催化劑,是使電解液中的碘氧化還原電對循環(huán)再生的重要物質。雖然傳統(tǒng)Pt催化劑對電極可以很好的催化I3-/I-氧化還原電對的循環(huán)再生,但因其成本高昂、供給有限和易被I3-/I-電對腐蝕等缺點限制了其在DSCs中的長期應用。因此,本文主要研制開發(fā)非Pt催化劑,主要合成無機非金屬材料鉬酸鑭,還用多壁碳納米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNTs)通過兩種不同途徑對鉬酸鑭材料進行修飾,并探討其晶形、形貌、催化性能和其在DSCs中的應用。具體實驗工作如下:第一部分實驗:采用不同的實驗方法合成鉬酸鑭La_2Mo_2O_9,并通過使用X-射線衍射(XRD)、循環(huán)伏安曲線(CV)、電化學交流阻抗譜(EIS)和塔菲爾極化曲線(Tafel)等表征手段,進行結構測定和電化學催化性能分析。第二部分實驗:采用傳統(tǒng)的高溫固相法合成不同比例的鑭鉬固溶體,采用X-射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)對樣品進行組分確定和表面形貌觀察。并通過循環(huán)伏安曲線(CV)、電化學交流阻抗譜(EIS)、塔菲爾極化曲線(Tafel)和電流密度-電壓曲線(J-V)等表征手段進行電性能表征。合成的25種鑭鉬配比化合物中,6.5La_2O_3·7MoO_3表現(xiàn)的催化性能是最優(yōu)越的,其能量轉換效率達到1.71%。在無機非金屬材料鉬酸鑭中,鑭鉬兩種元素具有不同的摩爾分數(shù),影響其催化性能。第三部分實驗:采用不同量的多壁碳納米管負載鉬酸鑭和鉬酸鑭/多壁碳納米管復合材料,通過多壁碳納米管與鉬酸鑭進行物理混合,來改善鉬酸鑭的導電性和催化活性。MWCNTs負載La_2O_3·0MoO_3(1:5)的能量轉化效率高達5.20%,是La_2O_3·0MoO_3的6.75倍。La_2O_3·0MoO_3/MWCNTs復合對電極的峰電位差ΔEp(peak-peak separation)只有146mV,而且La_2O_3·0MoO_3/MWCNTs復合對電極的能量轉換效率高達6.34%,La_2O_3·0MoO_3/MWCNTs復合對電極是合成的材料中,可逆性和能量轉化效率最好的。經(jīng)過MWCNTs改善之后,3種不同鉬酸鑭的催化性能和能量轉化效率均有一定程度提高,歸因于二者催化性能和導電性的結合。
【關鍵詞】：染料敏化太陽能電池 鉬酸鑭 對電極 催化活性 光電轉換效率
【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
• 1 緒論9-17
• 1.1 染料敏化太陽能電池概況及相關研究進展9-13
• 1.2 選題依據(jù)及思路13-15
• 1.3 工作方案15-17
• 2 用不同實驗方法合成La_2Mo_2O_917-27
• 2.1 實驗部分17-22
• 2.1.1 試劑與儀器17-19
• 2.1.2 La_2Mo_2O_9的制備19-21
• 2.1.3 對電極的制備21-22
• 2.2 結果與討論22-26
• 2.2.1 鉬酸鑭的XRD表征22-23
• 2.2.2 鉬酸鑭電催化性能的表征23-26
• 2.3 本章小結26-27
• 3 高溫固相法合成不同比例的鑭鉬固溶體27-41
• 3.1 實驗部分27-30
• 3.1.1 儀器27-28
• 3.1.2 不同比例的鑭鉬固溶體的制備28-29
• 3.1.3 對電極的制備29
• 3.1.4 電池的組裝29-30
• 3.2 結果與討論30-39
• 3.2.1 不同比例的鑭鉬固溶體的XRD表征30-31
• 3.2.2 15號、23號和25號不同比例的鑭鉬固溶體的形貌表征31
• 3.2.3 不同比例的鑭鉬固溶體催化性能的表征31-38
• 3.2.4 不同比例的鑭鉬固溶體在DSCs中的應用38-39
• 3.3 本章小結39-41
• 4 不同量多壁碳納米管負載鑭鉬固溶體材料和鑭鉬固溶體/多壁碳納米管復合材料41-55
• 4.1 實驗部分41-42
• 4.1.1 試劑41
• 4.1.2 對電極的制備41
• 4.1.3 電池的組裝41-42
• 4.2 結果與討論42-53
• 4.2.1 不同量多壁碳納米管負載鑭鉬固溶體材料的形貌表征42-43
• 4.2.2 不同量多壁碳納米管負載鑭鉬固溶體材料的電催化性能的表征43-45
• 4.2.3 不同量多壁碳納米管負載鑭鉬固溶體材料和多壁碳納米管/鑭鉬固溶體復合材料在DSCs中的應用45-48
• 4.2.4 鑭鉬固溶體/多壁碳納米管復合材料的形貌表征48-49
• 4.2.5 鑭鉬固溶體/多壁碳納米管復合材料的催化性能的表征49-50
• 4.2.6 不同量多壁碳納米管負載鑭鉬固溶體材料和多壁碳納米管/鑭鉬固溶體復合材料在DSCs中的應用50-53
• 4.3 本章小結53-55
• 結論55-57
• 參考文獻57-63
• 致謝63-64
• 攻讀學位期間取得的科研成果清單64

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1 熊元元;鉬酸鑭的合成及其在染料敏化太陽能電池中對碘電對催化性能的研究[D];河北師范大學;2016年

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本文編號：403969