近年來(lái)隨著人口的增長(zhǎng)和人類生活需求的提升,社會(huì)對(duì)于各類能源需求量大幅增加,帶來(lái)了更多對(duì)能源存儲(chǔ)和運(yùn)輸方面的需求。金屬硫族化合物納米材料具有獨(dú)特的物理和化學(xué)特性,在儲(chǔ)能材料領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。因此,制備小尺寸、高質(zhì)量的新型金屬硫族化物納米材料,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)高效的改性手段,從材料制備和改性兩方面深入研究此類材料性能的優(yōu)化,是其在解決能源和環(huán)境問(wèn)題中發(fā)揮更重要、更全面的實(shí)際作用的基礎(chǔ),是非常有意義的。本論文制備了三種多元金屬硒化物,并利用碳材料和貴金屬?gòu)?fù)合的方式制備了相應(yīng)的改性材料,并且將其作為電極材料應(yīng)用到了鋰離子電池,鋰硫電池,染料敏化太陽(yáng)能電池中。第一章是緒論部分,論文介紹了金屬硫族化合物納米材料的合成方法、改性手段、其在能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)器件中的應(yīng)用以及選題目的和意義。第二章,我們使用高溫?zé)嶙⑷牒铣煞椒ǔ晒Φ睾铣闪司哂欣w鋅礦結(jié)構(gòu)的三元Cu₉Sn₂Se₉納米晶體,制備出的納米粒子具有良好的分散性,粒徑均一。通過(guò)巰基丙酸（MPA）配體交換過(guò)程對(duì)所合成的納米材料進(jìn)行表面修飾后,材料作為新型非復(fù)合型鋰電池負(fù)極材料,具有很高的... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

金屬硫族化合物/改性金屬硫族化合物納米材料及其在能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)設(shè)備中應(yīng)用的示意圖[6]

第1章緒論21高比電容，并具有出色的放電速率和循環(huán)穩(wěn)定性。另外，CuS與碳納米管骨架等具有高比表面積的導(dǎo)電物質(zhì)結(jié)合制備出的復(fù)合材料可以大大提高超級(jí)電容器的性能。如圖1.12A所示，Lou課題組使用模板法制備了碳納米管(CNT)@CuS復(fù)合材料，憑借獨(dú)特的納微結(jié)構(gòu)和材料固有的特性，所制備的CNT@CuS材料具有高比電容和出色的循環(huán)穩(wěn)定性[137]。后來(lái)，Huang課題組使用水熱法合成出直徑為1μm的含CNT的三維多孔CuS微球復(fù)合電極材料（圖1.12B），電流密度為10mAcm-2時(shí)，10000次循環(huán)平均可逆電容高達(dá)1960Fg-1[138]。通過(guò)CuS的原位氧化聚合方法可以制備出高性能的CuS@PPy復(fù)合材料（圖1.12C），復(fù)合材料具有均勻的球體，平均直徑為1μm，在1Ag-1時(shí)具有427Fg-1的高比電容[139]。如圖1.12D所示，將硫化銅（CuS）直接生長(zhǎng)在Cu集流體上，所制備的CuSNW具有良好排列的結(jié)構(gòu)，較高的長(zhǎng)寬比和密度，以及與集流體良好的接觸。電極不僅有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，而且避免了使用粘結(jié)劑，得到高達(dá)1.11mWhcm-3的體積能量密度，2000次循環(huán)后可以達(dá)到91％的保持率和97.7％的高庫(kù)侖效率[140]。圖1.12(A)碳納米管(CNT)@CuS復(fù)合材料的制備機(jī)理圖，(B)(a,c)CuS和(b,d)CuS/CNT復(fù)合材料的SEM圖像，(C)CuS和CuS@PPy復(fù)合材料的SEM圖像和TEM圖像，(D)(a)CuSNWs合成過(guò)程的示意圖，(b)制備的Cu(OH)2和CuSNWs的XRD圖譜，(c-d)CuSNW的SEM圖像[137-140]

第1章緒論23CdTe，CuInS2[154]等等均已作為敏化材料應(yīng)用于太陽(yáng)電池之中，Zhong[155]和Wang[156]課題組采用CdSe作為電池的敏化材料所獲得的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)5.4%左右。Zhang課題組使用更加環(huán)保的CuInS2[154]和Zn-Cu-In-Se[157]材料（圖1.13）作為電池的敏化材料，分別達(dá)到7.04%和11%的光電轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。聚合物-無(wú)機(jī)納米晶體混合太陽(yáng)能電池是由有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米晶體制成的光伏器件，它們既具有材料優(yōu)勢(shì)，又具有較低的成本。在器件中，聚合物是電子供體和空穴傳輸介質(zhì)，而無(wú)機(jī)納米晶體通常充當(dāng)電子受體和電子傳輸介質(zhì)[158]。最初在2002年，Alivisatos課題組設(shè)計(jì)制備了CdSe-P3HT（聚3-己基噻吩）混合太陽(yáng)能電池，還提出了402種具有此類器件的潛在應(yīng)用潛力的金屬硫族化合物納米晶體材料，包括SnSe/P3HT[13]，In2S3/P3HT[159]，F(xiàn)eS2/P3HT[160]等。Li小組使用有效的溶液相合成方法制備了長(zhǎng)度可調(diào)的膠體SnSe納米線，基于長(zhǎng)SnSe納米線和P3HT的混合太陽(yáng)能電池器件具有0.01％的光電轉(zhuǎn)換效率，在相同條件下（AM1.5G模擬太陽(yáng)光），與純P3HT器件（PCE=0.0038％）相比，提高了174％，證明SnSe納米線對(duì)光生電荷產(chǎn)生及傳遞起著重要作用[13]。圖1.13使用Zn-Cu-In-Se量子點(diǎn)作為敏化材料制備出光電轉(zhuǎn)換效率為11.6%量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池[157]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Synthesis of α-Mo2C by Carburization of α-MoO3 Nanowires and Its Electrocatalytic Activity towards Tri-iodide Reduction for Dye-Sensitized Solar Cells[J]. J.Theerthagiri,R.A.Senthil,M.H.Buraidah,J.Madhavan,A.K.Arof.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)
[2]表面態(tài)和線間距對(duì)氧化鋅納米線/聚（3-己基噻吩）復(fù)合納米結(jié)構(gòu)光伏性能的影響（英文）[J]. 黃玉茜,程軻,劉婧婧,薛明,鄺忠誠(chéng),杜祖亮.  Science Bulletin. 2016(03)



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