【摘要】：使用化石能源作為基礎(chǔ)能源所產(chǎn)生的溫室氣體排放,已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會面臨的嚴重問題,針對如何用可再生的無害的能源替代煤和石油產(chǎn)生了諸多爭論。通過新型太陽能電池完成能量轉(zhuǎn)換利用太陽能源,這正是可行的解決方法之一。其中,染料敏化太陽能電池(DSSC)相比于其他新型太陽能電池吸引了更多的關(guān)注由于它們具有簡易的制作工藝,較低的生產(chǎn)成本,相對高的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)和對環(huán)境安全等特點。多金屬氧酸鹽(多酸)通過在DSSC中扮演電子轉(zhuǎn)移中介有效地提高了電池的效率,這在之前的研究已經(jīng)得到了證明。然而多酸提升效率效果卻受限于多酸聚集的微觀狀態(tài)因此,在本論文中,改變了過去的合成策略,通過打破以多酸為二級構(gòu)筑單元的金屬有機框架([Ni(bpp)(H_2O)_2]_3[P_2W_(18)O_(62)]·24H_2O(1)和H_6[Cu_3(H_2O)_6(P_2W_(18)O_(62))_2(3-dpye)_6]·28H_2O(2))去設(shè)計合成小尺寸高分散多酸納米粒子并結(jié)合在二氧化鈦半導(dǎo)體上,通過煅燒去除框架上的有機配體。成功制備了具有小尺寸高分散多酸P_2W_(18)O_(62)~(6-)(P_2W_(18))納米粒子的復(fù)合材料P_2W_(18)·Ni O@TiO_2和P_2W_(18)·CuO@TiO_2。此外,對于復(fù)合材料的表征和光陽極特征在論文中進行了詳細研究。透射電鏡和元素分布證實了約1nm尺寸的P_2W_(18)納米粒子分布在二氧化鈦復(fù)合材料。多酸在MOF中的負載量達到75.67%。小尺寸高分散多酸納米粒子可能提供更多活性位點和特定表面以至于進一步提高了染料敏化太陽能的效率。最終,研究表明以P_2W_(18)·NiO@TiO_2和P_2W_(18)·CuO@TiO_2復(fù)合材料為陽極的染料敏化太陽能(N719)的效率分別提高到了7.56%和7.37%,相比于純二氧化鈦光陽極的染料敏化太陽能效率分別提高了26%和23%。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O641.4;TM914.4
【圖文】：

1.1 多金屬氧酸鹽的簡介多金屬氧酸鹽(Polyoxemetalates)即多酸(POMs)，是由過渡金屬(M=Mo，W，V，Nb，Ta…)與氧原子結(jié)合形成的{MO6}八面體和中心原子(X=Si，P，Sb，Zr…)與氧原子結(jié)合形成的{XO4}四面體通過橋連氧原子形成的過渡金屬氧化物簇陰離子。由于這些多面體氧簇通過共面、共邊或者共角的方式相互連接，多酸陰離子具有明確和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)且具有納米尺寸。多酸的酸性、熱穩(wěn)定性和氧化還原性可以由其過渡金屬原子(M)和中心原子(X)的不同、多酸結(jié)構(gòu)和陰離子所帶電荷不同所調(diào)控，由此多酸是一系列結(jié)構(gòu)和功能可以控制的優(yōu)異材料[1]。另外，多酸陰離子的富氧表面提供了大量的孤對電子，可以進行合適的活化和有機配體修飾[2]。1.1.1 多酸的基本結(jié)構(gòu)目前為止，已經(jīng)有成千上萬的多酸及其衍生化合物[3-4]被報道合成，由多個多面體金屬氧簇構(gòu)筑的多酸主要有 6 種基本結(jié)構(gòu)(如圖 1.1)，分別是 Keggin 型，Dawson 型，Lindqvist 型，Anderson 型，Waugh 型和 Silverton 型。

染料敏化太陽能電池的簡介石能源作為基礎(chǔ)能源所產(chǎn)生的溫室氣體排放，已經(jīng)成為了現(xiàn)代社對如何用可再生的無害的能源替代煤和石油產(chǎn)生了諸多爭論。通能量轉(zhuǎn)換，可以利用取之不盡用之不竭的太陽能源，這正是可行，染料敏化太陽能電池(DSSC)[5]相比于其他新型太陽能電池吸引具有簡易的制作工藝，較低的生產(chǎn)成本，相對高的光電轉(zhuǎn)化效特點。料敏化太陽能的組成及結(jié)構(gòu)化太陽能電池由截然不同的機理分為 N 型和 P 型兩種電池。由電流效果遠遠大于 P 型電池，N 型太陽能電池的研究更加廣泛，池都是 N 型的。N 型染料敏化太陽能電池主要是由吸附了充足極半導(dǎo)體(常用 TiO2)，具有可逆的氧化還原電對的電解質(zhì)(Elect的對電極(Counter electrode)這三個重要部件組成[6]。在結(jié)構(gòu)上來住電解質(zhì)形成典型的三明治結(jié)構(gòu)(如圖 1.2)。

東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文阻的集團引入染料的供體部分和 p-部分上，以增強染料與鈷絡(luò)合物電解質(zhì)的相容性，同時也減少了電解質(zhì)和二氧化鈦表面之間的不利的電子重組效應(yīng)[8-9]。在 2011 年，Yella 課題組報道了新型 D-p-A 類的卟啉染料 YD2-o-C8，它與鈷絡(luò)合物電解質(zhì)結(jié)合，在充分陽光照射條件下最高的光電轉(zhuǎn)化效率達到了 12.3%[8]，這份報道也促進了分子工程學(xué)在 DSSCs 染料領(lǐng)域的應(yīng)用�，F(xiàn)在，單分子全光譜的 D-p-A 型敏化劑的發(fā)展仍然是一個分子工程的挑戰(zhàn)，以提升 DSSCs 設(shè)備的整體能量轉(zhuǎn)換效率。

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本文編號：2772849