本文關(guān)鍵詞：柔性碳納米纖維膜的制備及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用　出處：《浙江理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 靜電紡絲 硫化鈷 柔性碳納米纖維膜 柔性染料敏化太陽電池

【摘要】：近年來,由于碳納米纖維膜(CNFs)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,導(dǎo)電性與耐腐蝕性而被廣泛地應(yīng)用于染料敏化太陽電池(DSSCs)中。然而,由于碳材料本身的脆性限制了其在柔性產(chǎn)品中的應(yīng)用。因此,為改善這一缺陷,本文以聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、鈦酸異丙酯(TiP)為前驅(qū)體,采用靜電紡絲工藝制備了復(fù)合納米纖維膜,然后經(jīng)過預(yù)氧化碳化制備了柔性碳納米纖維膜TiO_x/C NFs,并研究了不同預(yù)氧化溫度對柔性TiO_x/CNFs的拉伸強(qiáng)度、導(dǎo)電性能及柔韌性能的影響。隨著預(yù)氧化溫度的升高,拉伸強(qiáng)度,斷裂伸長率及抗彎彈性模量值先增加,達(dá)到最大值,然后減小,其最大值在預(yù)氧化溫度為240°C時(shí)出現(xiàn),分別為7.10 MPa,3.56%與9.0 cN/cm~2。當(dāng)預(yù)氧化溫度低于260°C時(shí),TiO_x/C NFs膜的方阻值比較接近,都在10Ω/sq左右,而當(dāng)預(yù)氧化溫度升高,達(dá)到280°C以上時(shí),TiO_x/C NFs膜的方阻值快速上升,達(dá)到22Ω/sq左右,可見預(yù)氧化溫度對TiO_x/C NFs膜的導(dǎo)電性有非常顯著的影響。綜合力學(xué)性能,柔韌性及導(dǎo)電性能三方面的性能來看,在預(yù)氧化溫度為240°C時(shí),柔韌TiO_x/C NFs膜的性能最佳。為提高柔性CNFs作為對電極的催化活性,用水熱法制備了具有電催化性能的CoS顆粒,并通過靜電對噴的方法制備了負(fù)載CoS的碳納米纖維膜CNFs-CoS,CoS雖然具備優(yōu)良的電催化性能,但其導(dǎo)電性不佳,從而使CNFs-CoS的面電阻偏大,這不利于CNFs-CoS電催化性能的提高。因此為提高CNFs-CoS的導(dǎo)電性,在CNFs-CoS的基礎(chǔ)上引入納米Ag顆粒制備負(fù)載CoS-Ag的碳納米纖維膜CNFs-CoS-Ag,改善了其導(dǎo)電性不佳的缺點(diǎn),同時(shí)納米Ag顆粒本身具備一定的電催化性能,可以與CoS發(fā)生協(xié)同效應(yīng),提高電催化性能。但另一方面由于CoS納米Ag顆粒的存在,使CNFs-CoS與CNFs-CoS-Ag的力學(xué)性能與柔韌性有所下降,但CNFs-CoS與CNFs-CoS-Ag作為對電極仍然具備一定的柔韌性,可以用來制備FDSSCs。以CNFs-CoS與CNFs-CoS-Ag為對電極組裝FDSSCs,與以CNFs-CoS為對電極的FDSSCs相比,以CNFs-CoS-Ag為對電極的FDSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)有了很大提升,因?yàn)镃oS雖然具備良好的電催化性能,但其導(dǎo)電性不佳,從而使電解質(zhì)與對電極界面的電荷傳輸電阻高達(dá)15.96Ω,在CNFs-CoS基礎(chǔ)上引入納米Ag顆粒后,改善了CoS導(dǎo)電性不佳的缺點(diǎn),使CNFs-CoS-Ag對電極界面與電解質(zhì)的電荷傳輸電阻下降至6.17Ω,電荷傳遞電阻的大小直接關(guān)系到電池轉(zhuǎn)換效率的高低,因此以CNFs-CoS-Ag為對電極的FDSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到1.28%,是以CNFs-CoS為對電極的FDSSCs的1.48倍。而用Pt-FTO替代CNFs-CoS-Ag作為對電極制備的DSSCs,其光電轉(zhuǎn)換效率雖然高于以CNFs-CoS-Ag為對電極的FDSSCs,達(dá)到1.74%,但與用導(dǎo)電玻璃FTO及液態(tài)電解質(zhì)組成的DSSCs相比,其光電轉(zhuǎn)換效率仍然偏低,這主要是因?yàn)槿嵝詫?dǎo)電基板的及準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的電阻偏大,不利于電池效率的提高。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ340.64;TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張恩磊;唐元洪;張勇;林良武;裴立宅;;流動催化法制備碳納米纖維工藝的研究進(jìn)展[J];機(jī)械工程材料;2006年11期

2 張恩磊;唐元洪;張勇;;金屬催化劑對碳納米纖維結(jié)構(gòu)影響的研究進(jìn)展[J];合成纖維;2007年03期

3 李飛;鄒小平;程進(jìn);張紅丹;任鵬飛;朱光;王茂發(fā);;乙醇催化燃燒法制備Y形碳納米纖維[J];微納電子技術(shù);2007年Z1期

4 王蘭娟;李春忠;顧鋒;周秋玲;;乙醇火焰燃燒制備螺旋碳納米纖維及結(jié)構(gòu)分析[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2008年06期

5 畢鴻章;;濕法貯存的碳納米纖維覆面氈[J];高科技纖維與應(yīng)用;2009年04期

6 喬輝;楊笑;魏金柱;;碳納米纖維的制備及應(yīng)用[J];技術(shù)與市場;2010年06期

7 李恩重;楊大祥;郭偉玲;王海斗;徐濱士;;碳納米纖維的制備及其復(fù)合材料在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年S2期

8 付沙威;謝圓圓;沈璐;陶薈春;;碳納米纖維的制備及表征[J];吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào);2012年02期

9 大谷朝南;劉輔庭;;碳納米纖維制造方法[J];合成纖維;2012年11期

10 王傳新;謝秋實(shí);汪建華;謝海鷗;;碳納米纖維/鎳管復(fù)合材料的制備[J];武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張紅丹;鄒小平;程進(jìn);任鵬飛;李飛;朱光;王茂發(fā);;平直碳納米纖維與螺旋碳納米纖維的共同生長[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（6）[C];2007年

2 張超;魯雪生;顧安忠;;氫在碳納米纖維中吸附的計(jì)算機(jī)模擬研究[A];21世紀(jì)太陽能新技術(shù)——2003年中國太陽能學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

3 程進(jìn);鄒小平;王麗坤;;一種制備碳納米纖維的簡單方法[A];納米材料與技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——第四屆全國納米材料會議論文集[C];2005年

4 李飛;鄒小平;程進(jìn);張紅丹;任鵬飛;王茂發(fā);朱光;;通過乙醇催化燃燒方法制備碳納米纖維[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（6）[C];2007年

5 王茂發(fā);鄒小平;程進(jìn);張紅丹;任鵬飛;李飛;朱光;;催化燃燒法制備碳納米纖維球形團(tuán)聚物[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（6）[C];2007年

6 李飛;鄒小平;程進(jìn);任鵬飛;張紅丹;王茂發(fā);朱光;;多方向生長碳納米纖維的催化燃燒制備[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（6）[C];2007年

7 程進(jìn);鄒小平;張紅丹;李飛;任鵬飛;朱光;王茂發(fā);;催化劑對乙醇催化燃燒法制備碳納米纖維的影響[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（6）[C];2007年

8 李飛;鄒小平;程進(jìn);張紅丹;任鵬飛;朱光;王茂發(fā);;乙醇催化燃燒法制備Y形碳納米纖維[A];第十屆全國敏感元件與傳感器學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

9 李恩重;楊大祥;郭偉玲;周新遠(yuǎn);王海斗;徐濱士;;碳納米纖維的制備及其復(fù)合材料在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

10 劉海洋;連鵬飛;方舟;蔡晴;隋剛;李鵬;于運(yùn)花;鄧旭亮;楊小平;;具有生物活性的碳納米纖維的制備[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(上冊)[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 周飛;基于碳納米纖維復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、合成及性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 李大偉;基于復(fù)合碳納米纖維的多酚漆酶生物傳感器研究[D];江南大學(xué);2016年

3 宋璐婷;模板水熱碳化方法宏量制備碳納米纖維及其復(fù)合材料的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

4 馬立波;納米纖維素及其碳化材料增強(qiáng)熱塑性塑料的研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2016年

5 祁祥;碳納米纖維的高溫轉(zhuǎn)變及其同質(zhì)異構(gòu)結(jié)的特性研究[D];武漢大學(xué);2009年

6 李妙魚;碳納米纖維膜為載體直接甲醇燃料電池陽極催化劑的研究[D];山西大學(xué);2011年

7 母靜波;電紡碳納米纖維/金屬氧化物復(fù)合材料的制備及在光催化和超級電容器方面的性質(zhì)研究[D];東北師范大學(xué);2013年

8 覃勇;螺旋碳納米纖維的生長樣式控制及其生長機(jī)理研究[D];中國海洋大學(xué);2005年

9 邵東鋒;負(fù)載氧化鋅碳納米纖維的制備及性能[D];江南大學(xué);2012年

10 陳久嶺;甲烷催化裂解生產(chǎn)碳納米纖維及其應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D];天津大學(xué);1999年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王亞麗;石墨烯/碳納米纖維的電紡合成與電容脫鹽性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 高旭康;生物活性碳納米纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料的研制[D];北京化工大學(xué);2015年

3 丁謙;水溶性堿金屬鹽催化合成碳納米纖維及其性能研究[D];南京大學(xué);2014年

4 孫江曼;鈦酸鋰/碳納米纖維鋰離子電池負(fù)極材料的制備與性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

5 李擰擰;硫/碳復(fù)合材料的制備及其在鋰硫電池中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

6 曹國林;三維碳納米纖維負(fù)載過渡金屬及其氧化物復(fù)合電催化劑用于高效氧析出[D];北京理工大學(xué);2015年

7 祁麟;用于染料敏化太陽電池對電極的柔性碳納米纖維膜研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

8 丁穩(wěn);血紅蛋白直接電化學(xué)行為及構(gòu)建水合肼生物傳感器[D];東南大學(xué);2015年

9 湯棟;碳納米纖維/黃麻/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備與性能研究[D];大連工業(yè)大學(xué);2011年

10 郭耀芳;三維多孔復(fù)合雙功能電催化材料的制備及性能研究[D];北京理工大學(xué);2016年

，

本文編號：1326078