發(fā)布時(shí)間：2020-06-17 04:56

【摘要】：近年來(lái),銅銦硫?qū)倩衔镆蚓哂薪Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定、光電性能良好等特點(diǎn),是光電應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展前景十分廣闊的一類(lèi)材料,被用于制備的一系列新型薄膜太陽(yáng)能電池。然而銅銦硫(CuInS_2)材料大多為聚合物,在普通溶液中溶解度很小,因而光電薄膜的制備往往需要特殊的工藝。而針對(duì)這類(lèi)材料的均勻分散溶液體系的研究進(jìn)展依然十分緩慢,而獲得一種便于制備且又易得的前驅(qū)體溶液對(duì)于規(guī)模生產(chǎn)光電器件顯得尤為重要。本論文研究工作,采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一步原位溶劑熱合成的方法合成了一種新型銅銦硫?qū)倬w化合物,其結(jié)構(gòu)由離散的T5超四面體納米簇構(gòu)成。并找到了一種能使離散T5簇均勻分散在溶液中的新穎方法,這為人們研究分散的簇類(lèi)化合物體系提供了新的方法;同時(shí),針對(duì)這種具有均一離散簇的溶液,進(jìn)一步探索了這種離散簇在溶液中的重新組裝,采用過(guò)渡金屬鹵化物離子橋連溶液中的T5單簇,以期獲得具有孔洞類(lèi)的多元硫?qū)倩衔锊牧?并對(duì)其膜材料的性能做了一系列測(cè)定。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:一、緒論部分主要包括了兩方面的研究?jī)?nèi)容,一方面簡(jiǎn)要概述了銦硫?qū)倩衔锏暮铣煞椒霸缙谘芯窟M(jìn)展;另一方面系統(tǒng)介紹了離散的超四面體(Tn)銦硫?qū)倩衔锏陌l(fā)展歷程及一系列基于Tn簇的組裝過(guò)程,并介紹了此類(lèi)簇合物的性能及本課題研究的思路。二、首次合成了一種產(chǎn)量高、低毒的三元離散型T5超四面體CuInS納米銅簇化合物。該化合物的晶體具有2.15 eV帶隙值,是一種潛在的半導(dǎo)體光電材料,且在常溫下能保持較高的穩(wěn)定性;并發(fā)現(xiàn)了一種獨(dú)特的方法將晶體化合物中的T5簇均勻分散在LiBr-DMF溶液中,并通過(guò)濕法旋涂將溶液中的納米簇修飾在具有TiO_2基底的ITO玻璃電極上,進(jìn)一步測(cè)定了光電流和光催化方面的性能。該工作為納米簇合物的濕法修飾開(kāi)創(chuàng)了一種簡(jiǎn)便的方法。三、基于上述T5離散簇溶液的制備,我們又進(jìn)一步將過(guò)渡金屬離子引入其中,通過(guò)離子橋連方式連接溶液中的單一銅銦硫納米簇,進(jìn)而形成具有較大孔洞的新型多元硫?qū)倩衔锊牧?CuMInS,M=Zn,Cd),然后通過(guò)一系列測(cè)試(XPS、SEM、BET等)對(duì)材料進(jìn)行了表征。并制備了泡沫鎳-CuMInS電極,測(cè)定了循環(huán)伏安、電容和阻抗等特性,研究表明此種方法所獲得的新型化合物樣品具有很好的電化學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O641.4
【圖文】：

渡金屬元素之間通過(guò)金屬鍵、共價(jià)鍵、范德華力進(jìn)行配位而形成的新穎結(jié)構(gòu)，通們采用四面體配位方式建構(gòu)而成，并且其在諸多應(yīng)用研究領(lǐng)域中也發(fā)揮著舉足輕作用�，F(xiàn)今，人們對(duì)于太陽(yáng)能電池（晶體硅電池、薄膜涂層電池、新型太陽(yáng)能電）的研究已經(jīng)不斷發(fā)展（圖 1-1），市場(chǎng)中占比較高的為硅基電池，它們雖然具高的效率和穩(wěn)定性，但是其制作能耗較高，制作成本也十分昂貴。一些多元化合膜電池因具有制作成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，還可以制成任意卷曲形狀進(jìn)而受到的關(guān)注。主族金屬硫?qū)倩衔锛捌溲苌镆蚓哂卸喾N獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和良好的光電性在一系列研究應(yīng)用中脫穎而出。人們對(duì)于銦硫?qū)偃S孔洞化合物已經(jīng)有了很好的，這種新奇的大孔徑 Tn 簇具有極好的離子交換，吸附，光催化及熒光等特性，，CuInQ 材料在太陽(yáng)能電池應(yīng)用方面也發(fā)揮著巨大作用。最近，人們還成功制作種涂層薄膜特別是 Cu-In-S 薄膜材料，它的柔性較高、壽命長(zhǎng)、毒性低，有望實(shí)規(guī)模量產(chǎn)，進(jìn)而成為人們研究的熱點(diǎn)之一。

圖 1-2. 超四面體 Tn 納米簇的研究進(jìn)展。紀(jì) 90 年代初，Bedard 課題組最先開(kāi)始在溶劑熱條件下巧妙的以 R4N，制備了第一個(gè) GeSnS 屬化合物[4]，他們還在低溫條件下采用溶劑熱方ⅢA-ⅣA族金屬硫?qū)俅睾衔�，其中有機(jī)胺作為平衡陽(yáng)離子起到穩(wěn)固結(jié)構(gòu)另外，一些具有半導(dǎo)體特性的大孔洞結(jié)構(gòu)和潛在應(yīng)用也將開(kāi)框架硫?qū)倩搅朔惺芯可�，這種微孔硫?qū)倩锏难芯块_(kāi)始受到越來(lái)越多的關(guān)注一步研究具有良好性能的無(wú)機(jī)-有機(jī)開(kāi)框架硫?qū)倩衔镏该髁朔较颉?年，O.M.Yaghi 等人基于 TX4(T1)超四面體無(wú)機(jī)框架[15-18]，率先在 14應(yīng)釜中制備了尺寸為 20 的 Cd4In16S3310-方晶石框架黃色八面體晶體[1述了 Cd2+對(duì)這一結(jié)構(gòu)的促進(jìn)作用，但這種結(jié)構(gòu)不能溶解在水及有機(jī)極性中。 年，Xiaoying Huang 等在固相條件下合成了最大的建立在共價(jià)鍵超四

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本文編號(hào)：2717107