發(fā)布時間：2017-05-19 03:05

  本文關(guān)鍵詞：碳量子點制備及其在染敏太陽能電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳量子點(CQDs)自2004年首次被發(fā)現(xiàn)以來,逐漸受到了眾多科研工作者的關(guān)注。由于其優(yōu)良的光學(xué)特性,低的毒性,良好的生物相容性,高的穩(wěn)定性以及簡易的表面調(diào)控性,使其在生物成像、離子探針、熒光墨水、表面增強(qiáng)拉曼散射等眾多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。不過其在能量存儲與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域,特別在染料敏化太陽電池(DSSCs)方面的應(yīng)用研究工作仍然比較缺乏。因此,設(shè)計和構(gòu)筑高性能的CQDs,研究和探索其作為DSSCs對電極的性能是一項具有重要意義和挑戰(zhàn)性的研究課題。研究工作將拓展CQDs的應(yīng)用領(lǐng)域,為新型功能CQDs的應(yīng)用開辟新的技術(shù)途徑。本論文基于碳量子點構(gòu)筑了石墨烯量子點硫化鈷和生物基碳量子點-聚丙烯腈基碳纖維復(fù)合物,研究和探索了碳量子點基復(fù)合材料作為DSSCs對電極材料的電催化13-的性能。詳細(xì)的研究內(nèi)容和結(jié)果如下：以石墨烯為原料,利用化學(xué)氧化切割的方法制備了富含大量含氧官能團(tuán)的GQDs。利用GQDs表面含氧官能團(tuán)與Co2+之間正負(fù)電荷的相互作用力,將Co2+吸附到GQDs的表面,通過電沉積的方法可控CoS的成核和生長,制備了CoS-GQDs復(fù)合材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn),GQDs的加入并沒有改變CoS的片狀結(jié)構(gòu),但是片與片的堆積變得非常的致密,片的尺寸變小。當(dāng)作為DSSCs對電極時,與CoS相比,CoS-GQDs復(fù)合材料具有更高的轉(zhuǎn)換效率,達(dá)到了7.30%,超過了貴金屬Pt(6.94%)。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是由于GQDs的加入,使得Co2+通過靜電吸附的方式均勻吸附在GQDs的表面,抑制其快速的成核和生長,最終導(dǎo)致小尺寸CoS納米片的形成,致使其對13-/I‘的催化性能有所提高。以冬青樹葉為原料,利用水熱的方法制備了具有高電負(fù)性的CQDs,利用其在DMF中分散性好以及能有效調(diào)變體系電負(fù)性的優(yōu)勢,進(jìn)一步與聚丙烯腈(PAN)共混,紡絲,炭化,成功制備出CQDs-PAN復(fù)合碳纖維,并探索了其作為DSSCs對電極材料的電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn),CQDs的加入完好地保持了PAN的纖維結(jié)構(gòu),而且通過加入不同量的CQDs,使得混合物的電負(fù)性得到調(diào)節(jié),成功地調(diào)控了PAN纖維的尺寸并促使表面產(chǎn)生缺陷,當(dāng)CQDs添加量為質(zhì)量比CQDs:PAN=7.4:100時,PAN-CQDs的尺寸達(dá)到最小,為130 nm,更使得表面出現(xiàn)最大量的缺陷位,因而從總體上提高了材料的催化活性,故其光電轉(zhuǎn)化效率也達(dá)到了最高的7.33%。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯量子點 生物基碳量子點 染料敏化太陽能電池 對電極
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O613.71;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 碳量子點的合成方法10-14
• 1.1.1 電化學(xué)法10-11
• 1.1.2 水熱和溶劑熱法11-12
• 1.1.3 炭化處理法12-13
• 1.1.4 激光刻蝕法13-14
• 1.1.5 模版輔助法14
• 1.2 染料敏化太陽能電池的工作原理14-15
• 1.3 染料敏化太陽能電池的對電極材料15-23
• 1.3.1 金屬Pt對電極材料16
• 1.3.2 聚合物電極材料16-18
• 1.3.3 硫化物材料18-19
• 1.3.4 炭材料19-23
• 1.4 本論文的研究思路23-25
• 2 石墨烯量子點的制備及其對電極性能研究25-42
• 2.1 實驗原料及設(shè)備25-26
• 2.1.1 實驗原料25-26
• 2.1.2 實驗設(shè)備26
• 2.1.3 表征儀器26
• 2.2 電沉積和硫化處理制備CoS-GQDs復(fù)合物26-28
• 2.2.1 氧化石墨(GO)的制備26-27
• 2.2.2 CoS-GQDs對電極的制備27-28
• 2.3 染料敏化太陽能電池的組裝28-29
• 2.3.1 光陽極的制備28
• 2.3.2 DSSCs的組裝28-29
• 2.4 結(jié)果與討論29-41
• 2.4.1 石墨烯量子點的形貌分析及粒徑的確定29-30
• 2.4.2 石墨烯量子點的光學(xué)性質(zhì)分析30
• 2.4.3 GQDs的組成分析和結(jié)構(gòu)分析30-31
• 2.4.4 CoS-GQDs和CoS的形貌分析31-32
• 2.4.5 CoS-GQDs和CoS的組成分析32-33
• 2.4.6 CoS-GQDs中GQDs存在證明33-34
• 2.4.7 CoS-GQDs電化學(xué)性能分析34-39
• 2.4.8 施加電壓對DSSCs轉(zhuǎn)化效率的影響39-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 3 樹葉生物基碳量子點的制備及其對電極性能研究42-60
• 3.1 實驗原料及設(shè)備42-43
• 3.1.1 實驗原料42
• 3.1.2 實驗設(shè)備42-43
• 3.1.3 表征儀器43
• 3.2 混紡技術(shù)制備PAN-CQDs碳纖維43-45
• 3.2.1 樹葉基碳量子點的制備43-44
• 3.2.2 PAN-CQDs碳纖維的制備44-45
• 3.3 對電極的制備及染料敏化太陽能電池的組裝45
• 3.3.1 粘結(jié)劑的配制45
• 3.3.2 FTO導(dǎo)電玻璃的預(yù)處理45
• 3.3.3 對電極的制備45
• 3.3.4 光陽極的制備和DSSCs的組裝45
• 3.4 結(jié)果與討論45-59
• 3.4.1 石墨烯量子點的形貌分析及粒徑的確定45-46
• 3.4.2 石墨烯量子點的光學(xué)性質(zhì)分析46-47
• 3.4.3 CQDs的組成分析47-49
• 3.4.4 PAN和PAN-CQDs的形貌分析49-50
• 3.4.5 PAN和PAN-CQDs的結(jié)構(gòu)分析50
• 3.4.6 PAN和PAN-CQDs的比表和孔徑分析50-51
• 3.4.7 PAN-CQDs電化學(xué)性能分析51-55
• 3.4.8 CQDs加入量對PAN纖維直徑的影響55-56
• 3.4.9 CQDs加入量對PAN比表和孔徑分布的影響56-57
• 3.4.10 CQDs的加入量對PAN結(jié)構(gòu)的影響57-58
• 3.4.11 CQDs的加入量對DSSCs光電轉(zhuǎn)化效率的影響58-59
• 3.5 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況66-67
• 致謝67-68

  本文關(guān)鍵詞：碳量子點制備及其在染敏太陽能電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：377627