多酸纳米材料修饰光阳极及其光伏性质研究
发布时间：2020-02-25 02:14
【摘要】：在本工作中,我们采用表面活性剂十二烷基硫酸钠(CDS)通过胶束导向法合成了两例具有可控形状和结构的多金属氧酸盐纳米颗粒(PW_(12)-CDS@TiO_2和SiW_(12)-CDS@Ti O_2)。然后采用溶胶凝胶法与TiO_2复合随后通过煅烧除去表面活性剂,最终获得两种附着高度分散的POM纳米粒子(~1nm)的TiO_2复合材料(PW_(12)-Cs_2SO_4@TiO_2和Si W_(12)-Cs_2SO_4@TiO_2)。随后的扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱等测试验证了该复合物是由中间的胶束球外面覆盖一层多酸组成的核壳结构。之后将这两种TiO_2复合材料掺杂到染料敏化(N719)太阳能电池(DSSC)的光阳极中。并又分别将纯POM和CDS掺杂入光阳极制备太阳能电池用作平行实验。由于POM的优异的电子存储和传输能力,纯POM做光阳极的电池性能比空白(5.9%)高。掺杂CDS的太阳能电池效率也比空白高,这是因为CDS在烧结后能够减少粒子聚集,有利于染料吸收。而由两种TiO_2复合材料做光阳极最终产生的电池功率转换效率(PCE)最高,分别为8.4%和8.2%,比原始的纯TiO_2基光阳极(5.9%)高分别出42%和39%。由于POM的纳米结构和高分散性,电子-空穴的分离变得更加迅速,这是因为其比表面积大,提供了比纯POM更多的活性位点,而纯POM倾向于团聚。之后的电化学阻抗谱,开路电压衰减曲线等测试证明了这一结果。最后,我们根据理论和实验数据提出了多酸在染料敏化太阳能电池中的工作机制。
【图文】：
第一章 引 言酸盐的简介酸盐，简称多酸（POMs），是通过金属离子的d0或d1轨道化物簇，结构明确且具有纳米尺寸。其分子组成、结构、其酸性、氧化还原性和热稳定性。此外，多酸具有富氧表机杂化和有机衍生化。本结构，已经制备了几百个 POM 络合物，最常见的是 Mo，，W，骨架包括含有例如磷或硫的杂多阴离子，以四面体 SO4不同的，但最常见的是 Keggin，Dawson，Lindqvist，A构，如图 1.1 所示。[1-2]
1.2.1 多酸构筑纳米材料目前，直接合成多酸纳米材料有多种方法，主要包括：模板法，微乳液法，室温相反应法，和层接层自组装法等。[6](1) 模板法：Neumann 等人采用胶束作为模板合成了多酸纳米粒子。由于 Cs3PMo12O40很难溶水，作者就利用十二烷基硫酸铯 (CDS)表面活性剂在水中形成胶束，再将 H3PMo12O通过静电作用沉积到胶束表面，就形成了外壳是多酸，内核是表面活性剂的多酸纳米子。其透射电镜照片显示，该多酸纳米粒子的尺寸大约是 10nm。且该多酸纳米粒子够有效地催化硫化物的有氧氧化反应。[7]
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;TM914.4
【图文】：
第一章 引 言酸盐的简介酸盐，简称多酸（POMs），是通过金属离子的d0或d1轨道化物簇，结构明确且具有纳米尺寸。其分子组成、结构、其酸性、氧化还原性和热稳定性。此外，多酸具有富氧表机杂化和有机衍生化。本结构，已经制备了几百个 POM 络合物，最常见的是 Mo，，W，骨架包括含有例如磷或硫的杂多阴离子，以四面体 SO4不同的，但最常见的是 Keggin，Dawson，Lindqvist，A构，如图 1.1 所示。[1-2]
1.2.1 多酸构筑纳米材料目前，直接合成多酸纳米材料有多种方法，主要包括：模板法，微乳液法，室温相反应法，和层接层自组装法等。[6](1) 模板法：Neumann 等人采用胶束作为模板合成了多酸纳米粒子。由于 Cs3PMo12O40很难溶水，作者就利用十二烷基硫酸铯 (CDS)表面活性剂在水中形成胶束，再将 H3PMo12O通过静电作用沉积到胶束表面，就形成了外壳是多酸，内核是表面活性剂的多酸纳米子。其透射电镜照片显示，该多酸纳米粒子的尺寸大约是 10nm。且该多酸纳米粒子够有效地催化硫化物的有氧氧化反应。[7]
【学位授予单位】：东北师范大学
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本文编号：2582599
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