發(fā)布時間：2017-03-17 16:02

  本文關鍵詞：氧化鋅納米棒陣列的制備及其作為染料敏化太陽能電池陽極的性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種重要的納米結構，氧化鋅納米棒陣列結構具有很大的比表面積和量子尺寸效應，具有獨特的光、電、磁及化學性質，在染料敏化太陽能電池中具有潛在的應用價值。但目前用于制備氧化鋅納米棒陣列結構的方法大多較復雜，步驟較多，且需要輔助試劑、生長基底昂貴、成本較高，而得到的氧化鋅納米棒陣列的長度也往往有限，限制了其應用。鑒于此，，本文嘗試采用簡單的一步法在鋅片基底上制備多層氧化鋅納米棒陣列及類似形貌；通過研究堿性溶液中鋅片表面的腐蝕和氧化鋅生長過程，期望構造生長方向可控、比表面積大的氧化鋅陣列結構，并研究其作為染料敏化太陽能電池光陽極的性能。本文主要研究內容和結果如下： 1、利用簡單的溶液法對基底鋅片進行腐蝕，得到具有大比表面積的立體鏤空結構，進而以其為基底生長氧化鋅納米棒陣列，得到大比表面積的氧化鋅納米棒陣列。采用X射線衍射儀（XRD）和掃描電鏡（SEM）分析了產物的晶體結構和顯微形貌，并測定了其作為染料敏化太陽能電池陽極的性能。結果表明，制備的氧化鋅納米棒陣列的開路電壓為0.49V，短路電流密度為3.59mA/cm2，填充因子為32.16%，光電轉化效率為0.56%。 2、采用簡單的溶液化學法，在乙二胺輔助作用下在鋅基底上制備了多層氧化鋅納米棒陣列，考察了基底溶液濃度、pH、反應溫度、反應時間等對納米棒陣列生長的影響。采用XRD和SEM分析了產物的晶體結構和顯微形貌，并測定了其染料敏化太陽能電池性能。結果表明，提高溫度和基底溶液濃度有利于氧化鋅納米棒的生長，而提高pH值則有利于多層結構的生成。得到的多層氧化鋅納米棒陣列規(guī)整，納米棒尺寸均勻、比表面積大，其開路電壓為0.62V，短路電流密度為1.82mA/cm2，填充因子為27.56%，光電轉化效率為0.31%（該值同相關文獻報道值相比略低，具體原因有待于進一步探索）。
【關鍵詞】：氧化鋅 納米棒陣列 染料敏化太陽能電池 陽極
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：O614.241;TB383.1;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-36
• 1.1 引言10
• 1.2 氧化鋅的結構和性質10-13
• 1.2.1 氧化鋅的晶體結構10-11
• 1.2.2 氧化鋅納米晶的晶體缺陷11-12
• 1.2.3 氧化鋅的基本性質12-13
• 1.3 氧化鋅的功能特性及應用13-15
• 1.3.1 光學性能13-14
• 1.3.2 電學特性14
• 1.3.3 光催化性能14-15
• 1.4 氧化鋅的不同形貌及制備方法15-16
• 1.5 氧化鋅納米棒陣列16-26
• 1.5.1 氧化鋅納米棒陣列的制備方法16-20
• 1.5.2 氧化鋅納米棒陣列的應用20-25
• 1.5.3 ZnO 納米陣列結構的研究發(fā)展25-26
• 1.6 本論文選題依據及主要工作26-29
• 1.6.1 選題依據26-27
• 1.6.2 工作基礎27-28
• 1.6.3 研究內容28-29
• 參考文獻29-36
• 第二章 多元胺溶液中鋅片的腐蝕研究36-52
• 2.1 引言36
• 2.2 實驗試劑及實驗儀器36-37
• 2.2.1 實驗試劑36-37
• 2.2.2 實驗儀器37
• 2.3 鋅片腐蝕的優(yōu)化條件及機理探究37-41
• 2.3.1 實驗過程37-38
• 2.3.2 表征38-39
• 2.3.3 腐蝕機理探究39-41
• 2.4 各種反應因素對腐蝕的影響探究41-45
• 2.4.1 不同胺類對鋅片的腐蝕情況研究對比41-42
• 2.4.2 溫度對鋅片腐蝕的影響42-43
• 2.4.3 pH 對鋅片腐蝕的影響43-44
• 2.4.4 不同多元胺的腐蝕規(guī)律44-45
• 2.5 氧化鋅納米棒的生長45-49
• 2.5.1 腐蝕后直接生長氧化鋅納米棒45-47
• 2.5.2 預處理后生長氧化鋅納米棒47-49
• 2.6 室溫光致發(fā)光性能49-50
• 2.7 總結50-51
• 參考文獻51-52
• 第三章 多層氧化鋅納米陣列的制備52-78
• 3.1 引言52-53
• 3.2 實驗試劑與儀器53
• 3.2.1 實驗試劑53
• 3.2.2 實驗儀器53
• 3.3 多層氧化鋅納米棒的制備53-57
• 3.3.1 實驗部分53-54
• 3.3.2 表征54-57
• 3.4 用電化學方法研究多層陣列的生長機制57-59
• 3.4.1 用兩電極體系監(jiān)測開路電位—時間曲線57-58
• 3.4.2 用三電極體系監(jiān)測陽極極化曲線58-59
• 3.5 探究多層氧化鋅陣列生長的影響因素59-73
• 3.5.1 基底溶液濃度的影響探究59-61
• 3.5.2 乙二胺量的影響探究61-62
• 3.5.3 反應溫度的影響探究62-63
• 3.5.4 反應時間的影響探究63-64
• 3.5.5 基底溶液溶氧量對氧化鋅納米陣列生長的影響64-68
• 3.5.6 嘗試不同的胺類68-70
• 3.5.7 復合幾種反應條件，中間轉換反應條件70-72
• 3.5.8 各因素的影響規(guī)律72-73
• 3.6 室溫光致發(fā)光性能73
• 3.7 總結73-75
• 參考文獻75-78
• 第四章 氧化鋅陣列的染料敏化太陽能電池性能測試78-86
• 4.1 引言78-79
• 4.2 實驗部分79-80
• 4.2.1 氧化鋅納米棒陣列的制備79-80
• 4.2.2 染料敏化太陽能電池的制備80
• 4.3 性能測試80-83
• 4.4 總結83-84
• 參考文獻84-86
• 第五章 總結與展望86-88
• 攻讀碩士學位期間完成的學術論文88-90
• 致謝90-91

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 傅竹西,林碧霞,祝杰,賈云波,劉麗萍,彭小滔;MOCVD方法生長的氧化鋅薄膜及其發(fā)光特性[J];發(fā)光學報;2001年02期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 韓祥云;ZnO納米陣列和非極性薄膜的制備及性能研究[D];華中科技大學;2011年

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本文編號：253103