在極地、深海等極端環(huán)境中,傳統(tǒng)常規(guī)電源無法為微電子設(shè)備提供高穩(wěn)定和長壽命的電源設(shè)備。貝塔(β)伏特電池由于使用壽命長、集成度高和能量密度大等特點,成為現(xiàn)如今微能源研究領(lǐng)域的焦點。目前研究的β伏特電池能量轉(zhuǎn)換效率普遍較低。所以,如何提高β伏特電池的能量轉(zhuǎn)換效率一直是研究的熱點。本文將二氧化鈦納米管陣列(TNTAs)作為能量轉(zhuǎn)換材料,采用63Ni同位素輻射源來組裝β伏特電池。研究內(nèi)容主要包含TNTAs的生長和表征,電化學(xué)還原TNTAs薄膜,富勒烯(C60)表面修飾TNTAs,基于電化學(xué)還原TNTAs的β伏特電池的電學(xué)特性測試,基于電化學(xué)還原TNTAs的紫外光伏性能測試。實驗制備的TNTAs管徑約為100 nm,管長約為10 μm,并使用FESEM、XRD、ESR等測試設(shè)備對TNTAs進行系統(tǒng)的表征。對于基于電化學(xué)還原TNTAs的β伏特電池,當(dāng)采用總活度為20mCi的63Ni放射源時,電池開路電壓為0.67V,短路電流為352.32 nA,能量轉(zhuǎn)換效率為5.54%。接著使用C60表面修飾TNTAs樣品,提高了電池的β伏特效應(yīng),其電池開路電壓為0.86 V,短路電流為274.16 nA,能量轉(zhuǎn)...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 同位素電池的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 同位素電池的分類
        1.2.2 同位素電池的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 同位素輻射源的選擇
    1.4 能量轉(zhuǎn)換材料的選擇
        1.4.1 半導(dǎo)體材料選擇依據(jù)
        1.4.2 TiO₂納米管概述
        1.4.3 TiO₂的特性和應(yīng)用
        1.4.4 TiO₂納米管的制備方法
        1.4.5 TNTAs的改性和電化學(xué)還原TNTAs的研究進展
    1.5 論文的主要研究工作
第二章 電化學(xué)還原空氣退火TNTAs的β伏特效應(yīng)研究
    2.1 實驗主要化學(xué)試劑、材料和儀器
        2.1.1 實驗所需試劑及原材料
        2.1.2 實驗主要儀器
    2.2 TNTAs的制備與表征
        2.2.1 TNTAs的生長過程
        2.2.2 TNTAs的制備
        2.2.3 TNTAs的表征
    2.3 基于電化學(xué)還原空氣退火TNTAs的β伏特電池的組裝和測試
        2.3.1 β伏特電池的組裝
        2.3.2 β伏特電池的測試
    2.4 TNTAs薄膜剝離
    2.5 本章小結(jié)
第三章 電化學(xué)還原氬氣和氫氣退火TNTAs的β伏特效應(yīng)研究
    3.1 實驗主要化學(xué)試劑和材料
        3.1.1 實驗所需試劑及原材料
    3.2 TNTAs的制備與表征
        3.2.1 TNTAs的制備
        3.2.2 TNTAs的表征
    3.3 β伏特電池的測試
    3.4 納米富勒烯(C₆₀)表面修飾TNTAs
        3.4.1 化學(xué)試劑和實驗儀器
        3.4.2 C₆₀旋涂法表面修飾TNTAs
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于電化學(xué)還原TNTAs的紫外光伏性能測試
    4.1 實驗主要化學(xué)試劑和材料
        4.1.1 實驗所需試劑及原材料
    4.2 基于TNTAs的紫外光探測器組裝與測試
        4.2.1 紫外光探測器的組裝
        4.2.2 紫外光探測器的性能測試
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
碩士期間科研成果
致謝



本文編號：3785725