本文關(guān)鍵詞：鎢氧化物的制備、表征及在光電化學(xué)中的應(yīng)用

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【摘要】：伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,化石能源面臨著日益枯竭的危險。生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生、排放的污染物也使環(huán)境日益惡化。染料敏化太陽能電池(DSSC)是一種綠色新能源,是解決能源短缺問題的一種有效手段。光催化降解污染物技術(shù)是環(huán)境治理的一種重要途徑。三氧化鎢分為四方、正交、單斜、立方、六方、三斜晶系。W18049是六方晶胞的單斜晶體,導(dǎo)電性能好。鎢氧化物(WOx)是n型半導(dǎo)體材料,鎢氧化物具有比較窄的禁帶寬度(2.4～3.2 eV),不但能吸收紫外光還能吸收可見光,具有良好的光催化,電催化等光電化學(xué)性能,可以用來光降解有機(jī)污染物和用作染料敏化太陽能電池對電極。本論文的創(chuàng)新點：制備出WOx的三維有序大孔結(jié)構(gòu),光催化效率為91.1%。本論文開展了以下研究內(nèi)容：(1)利用乳液聚合法和非乳液聚合法合成出單分散聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)小球,并使用離心法和水浴法組裝出PMMA膠體晶體模板。然后分別選用鎢酸銨、三氧化鎢、鎢粉等材料作為前驅(qū)物,制備出三維有序大孔(3DOM)的鎢氧化物。通過SEM、XRD分析表明：1)使用三氧化鎢溶于氫氟酸,制備出的樣品含有少量非化學(xué)計量的鎢氧化物；2)采用鎢粉通過溶膠-凝膠法制備出3DOM WO3,其孔徑結(jié)構(gòu)更加有序,孔壁連接性好。(2)采用水熱法制備不同形貌的W18049。并進(jìn)行SEM、XRD、Raman等表征。結(jié)果表明制備出了納米線、梭形和海膽狀的非化學(xué)計量W18049。(3)將上述制備出的不同形貌W18049樣品作為光催化劑,在紫外-可見光照射下進(jìn)行光催化降解甲基橙(MO)的實驗。結(jié)果表明：在三種形貌中W18049納米線的光催化效果最好,W18049納米線在光照90 min后對MO的光催化降解效率高達(dá)到91.1%。將制備出的不同形貌W18049樣品分別作為DSSC的對電極材料,采用商業(yè)Ti02薄膜的FTO玻璃作為陽極,組裝成DSSC電池。W18049納米線DSSC的效率(2.46%)高于其他兩種形貌樣品。
【關(guān)鍵詞】：鎢氧化物 三維有序大孔 形貌 光催化 DSSC對電極
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ136.13
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 膠體晶體模板的制備11-14
• 1.1.1 PMMA小球合成11-12
• 1.1.2 膠體晶體模板制備12-14
• 1.2 三維有序大孔材料14-15
• 1.3 鎢氧化物的制備15-19
• 1.3.1 鎢氧化物的性質(zhì)15-16
• 1.3.2 鎢氧化物的制備方法16-19
• 1.4 染料敏化納米薄膜太陽能電池的研究19-21
• 1.4.1 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理20-21
• 1.4.2 鎢氧化物在太陽能電池中的應(yīng)用21
• 1.5 本論文的研究意義、目的及內(nèi)容21-23
• 2 單分散PMMA微球的合成及膠體晶體模板的組裝23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 實驗部分23-27
• 2.2.1 實驗原料23
• 2.2.2 實驗儀器與設(shè)備23-24
• 2.2.3 單分散PMMA微球的合成24-26
• 2.2.4 單分散微球組裝膠體晶體模板26-27
• 2.3 樣品的表征27
• 2.4 結(jié)果與討論27-29
• 2.4.1 單分散PMMA微球TEM形貌像27-28
• 2.4.2 離心法制備PMMA微球膠體晶體模板的形貌28-29
• 2.4.3 恒溫懸浮自組裝法制備PMMA微球膠體晶體模板的形貌29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 3 鎢氧化物三維有序大孔材料制備及表征31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 實驗部分31-34
• 3.2.1 實驗原料31-32
• 3.2.2 實驗儀器與設(shè)備32
• 3.2.3 鎢酸銨作為鎢源制備3DOM鎢氧化物32
• 3.2.4 鎢粉作為鎢源制備3DOM鎢氧化物32-33
• 3.2.5 三氧化鎢作為鎢源制備3DOM鎢氧化物33-34
• 3.3 樣品表征34
• 3.4 結(jié)果與討論34-38
• 3.4.1 利用鎢酸銨作為鎢源制備3DOM鎢氧化物34-35
• 3.4.2 鎢粉作為鎢源制備3DOM鎢氧化物35-36
• 3.4.3 三氧化鎢作為鎢源制備3DOM鎢氧化物36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 不同形貌的W_(18)O_(49)納米材料的制備及表征39-48
• 4.1 引言39
• 4.2 實驗部分39-41
• 4.2.1 實驗原料39
• 4.2.2 實驗儀器與設(shè)備39-40
• 4.2.3 非化學(xué)計量比W_(18)O_(49)納米材料的制備40
• 4.2.4 Pt/W_(18)O_(49)納米線的制備40-41
• 4.3 樣品的表征41
• 4.4 結(jié)果與討論41-47
• 4.4.1 W_(18)O_(49)納米材料的形貌41-43
• 4.4.2 XRD分析43-44
• 4.4.3 顯微結(jié)構(gòu)分析44
• 4.4.4 拉曼分析44-45
• 4.4.5 BET分析45
• 4.4.6 W_(18)O_(49)樣品的吸收光譜分析45-46
• 4.4.7 XPS分析46-47
• 4.4.8 Pt/W_(18)O_(49)納米線形貌47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 5 W_(18)O_(49)納米材料在光催化和DSSC對電極上的應(yīng)用48-54
• 5.1 引言48
• 5.2 實驗部分48-51
• 5.2.1 實驗原料48
• 5.2.2 實驗儀器與設(shè)備48-49
• 5.2.3 紫外-可見光催化降解測試49
• 5.2.4 W_(18)O_(49)納米材料在DSSC對電極中的應(yīng)用49-51
• 5.3 結(jié)果與討論51-53
• 5.3.1 紫外-可見光催化降解結(jié)果51
• 5.3.2 染料敏化太陽能電池對電極的性能測試51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 6 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果58-60
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集60

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