發(fā)布時(shí)間：2017-09-02 22:28

  本文關(guān)鍵詞：含錫鈦類水滑石及其復(fù)合氧化物的性能與應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 類水滑石 復(fù)合氧化物 光陽極 染料 太陽能電池

【摘要】：類水滑石(hydrotalcite-like compounds,簡(jiǎn)稱HTlc),是一類由兩種或兩種以上金屬元素組成的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的層狀氫氧化物材料。HTlc因?yàn)槠洫?dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥生物、吸附、催化、光電化學(xué)等諸多領(lǐng)域。染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cells, DSSC)從經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略、實(shí)用性角度來看都是太陽能電池具有潛力的研究方向�；贖Tlc可以便利的獲得復(fù)合氧化物半導(dǎo)體材料并且實(shí)施組分調(diào)控,可以作為太陽能電池的基礎(chǔ)材料,為制備太陽能電池的研究提供新的思路。本論文采用尿素水解的方法制備了系列鋅鈦類水滑石和鋅錫類水滑石,并且在不同溫度下將其煅燒得到了相應(yīng)的復(fù)合氧化物。通過x-射線衍射譜圖(XRD)、熱重-差熱掃描熱量分析(TG-DTA)、掃描電鏡(SEM-EDS)、紫外-可見漫反射圖譜(UV-vis)、N2吸附-脫附測(cè)試等手段對(duì)類水滑石及其復(fù)合氧化物的結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收、表面性質(zhì)等進(jìn)行了表征。以鋅鈦和鋅錫復(fù)合氧化物作為光陽極,選用N719、N3、D205三種染料作為光敏化劑,組裝制備系列新型染料敏化太陽能電池,并對(duì)電池的綜合性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。(1)制備了鋅鈦摩爾比為1-10的鋅鈦類水滑石及其相應(yīng)的復(fù)合氧化物。研究發(fā)現(xiàn)鋅鈦摩爾比3-6的類水滑石結(jié)晶度較好。隨著鋅鈦摩爾比增加,相應(yīng)的復(fù)合氧化物中的Ti02衍射峰減弱,ZnO衍射峰增強(qiáng),比表面積逐漸降低,禁帶寬度介于3.05-3.15eV之間。(2)制備了一系列的鋅錫類水滑石,從尿素含量、反應(yīng)時(shí)間和鋅錫摩爾比等方面探討了鋅錫類水滑石結(jié)晶的最佳條件。以鋅錫類水滑石為前驅(qū)體在不同溫度煅燒得到鋅錫復(fù)合氧化物。研究表明,5000C煅燒產(chǎn)物以ZnO為主,600～9000CSn02的衍射峰逐漸變強(qiáng),繼續(xù)升溫則出現(xiàn)鋅錫尖晶石(Zn2SnO4)。隨著溫度升高,煅燒產(chǎn)物的比表面積逐漸減小。隨著鋅錫摩爾比增大,復(fù)合氧化物中ZnO的衍射峰變強(qiáng),紫外可見吸收光譜發(fā)生很小的紅移,禁帶寬度接近于ZnO。(3)以鋅鈦復(fù)合氧化物為光陽極,采用釕系染料N719、N3與有機(jī)染料D205作為敏化劑組裝成染料敏化太陽能電池,I-V測(cè)試結(jié)果表明有機(jī)染料D205對(duì)該體系下電池的光電轉(zhuǎn)換性能更優(yōu)異：研究了Zn/Ti含量比對(duì)電池性能的影響,所得電池效率呈現(xiàn)先升高后下降的規(guī)律。當(dāng)Zn/Ti=5時(shí),效率最高達(dá)到1.344%。(4)研究了N719、N3與D205三種染料體系下鋅錫復(fù)合氧化物電池的綜合性能,結(jié)果表明了D205染料體系電池的效率遠(yuǎn)高于其它兩者。研究了煅燒溫度和鋅錫摩爾比的復(fù)合氧化物對(duì)電池性能的影響,結(jié)果表明隨著溫度越高,電池的效率反而降低,500℃時(shí)電池效率為1.282%。隨著鋅錫摩爾比增大,電池的效率逐漸升高,甚至比單一ZnO與Sn02的效率更高。當(dāng)Zn/Sn=9時(shí),所得電池最高效率達(dá)到1.796%。
【關(guān)鍵詞】：類水滑石 復(fù)合氧化物 光陽極 染料 太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 類水滑石13-17
• 1.2.1 類水滑石的結(jié)構(gòu)與特性13-15
• 1.2.2 類水滑石的制備方法15-16
• 1.2.3 類水滑石的應(yīng)用16-17
• 1.3 基于類水滑石的復(fù)合氧化物17-19
• 1.4 染料敏化太陽能電池19-25
• 1.4.1 結(jié)構(gòu)與工作原理19-20
• 1.4.2 光陽極20-24
• 1.4.3 染料24
• 1.4.4 氧化還原電解質(zhì)24
• 1.4.5 對(duì)電極24-25
• 1.5 本論文的選題背景與研究?jī)?nèi)容25-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分26-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器26-27
• 2.3 表征與測(cè)試27-29
• 第三章 含錫鈦類水滑石及其復(fù)合氧化物的制備及表征29-49
• 3.1 鋅鈦類水滑石的制備及表征29-32
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)部分29-30
• 3.1.2 結(jié)果與討論30-32
• 3.2 以鋅鈦類水滑石為前軀體制備復(fù)合氧化物32-37
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)部分32-33
• 3.2.2 結(jié)果與討論33-37
• 3.3 鋅錫類水滑石的制備及表征37-41
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分37
• 3.3.2 結(jié)果與討論37-41
• 3.4 以鋅錫類水滑石為前軀體制備復(fù)合氧化物41-46
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)部分41
• 3.4.2 結(jié)果與討論41-46
• 3.5 以鋅錫類水滑石為前軀體制備鋅錫尖晶石46-48
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)部分46
• 3.5.2 結(jié)果與討論46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于類水滑石的染料敏化太陽能電池的研究49-64
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分49-50
• 4.2 太陽能電池的評(píng)價(jià)指標(biāo)50
• 4.3 鋅鈦復(fù)合氧化物染料敏化太陽能電池50-57
• 4.3.1 不同染料體系電池性能51-52
• 4.3.2 鋅鈦摩爾比對(duì)電池性能的影響52-57
• 4.4 鋅錫復(fù)合氧化物染料敏化太陽能電池57-63
• 4.4.1 不同染料體系電池性能57-59
• 4.4.2 煅燒溫度對(duì)電池的影響59-61
• 4.4.3 鋅錫摩爾比對(duì)電池的影響61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 結(jié)論與展望64-66
• 論文創(chuàng)新點(diǎn)66-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-75
• 致謝75-76
• 附件76

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 安哲;何靜;段雪;;層狀材料及催化[J];中國(guó)科學(xué):化學(xué);2012年04期

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本文編號(hào)：781269