染料敏化太阳能电池石墨烯基对电极的制备与应用
[Abstract]:Nowadays, the energy problem of the world is becoming more and more serious, so it is urgent to develop renewable energy. The common renewable energy sources include wind energy, tidal energy, geothermal energy and solar energy. Among them, dye sensitized solar cells have become the focus of research because of their low price, simple preparation process, environmental protection, high efficiency and stability of photovoltaic conversion. Dye-sensitized solar cells are mainly composed of photoanode, electrolyte and counter electrode containing nano-TiO _ 2. The main function of the photoanode is to collect the electrons of external circuit, catalyze the reduction of I _ 3- to I-so as to ensure the rapid reaction of the cell. At present, the common counter electrode material is platinum (Pt), of noble metal, but the storage of Pt is limited, and it is easy to be corroded by electrolyte, which affects the stability of battery. Therefore, it is very important to develop high efficiency and low price Pt substitute material. Carbon nanomaterials have unique structural characteristics and physical and chemical properties, such as high specific surface area, high conductivity, high catalytic activity, and low cost, so they can be used to replace the traditional Pt counter electrodes in dye sensitized solar cells. It has a good application prospect, among which graphene (G) has attracted much attention because of its excellent performance. In this paper, graphene oxide (GO) and graphene oxide (G) were used as dye sensitized solar cell counter electrodes, GO induced double columnar Polyaniline (PANI/GO) and multi-fold doped graphene (CHDG), were synthesized, respectively. The catalytic reduction of I-3-was studied. The main research contents are as follows: at low temperature, aniline monomer is polymerized on the surface of PANI nanocone. Go with large amount of oxygen-containing functional groups, which will become nucleation site of polymer monomer in the polymerization process, at low temperature, aniline monomer is polymerized on the surface of PANI nanocone. By controlling the reaction conditions, the monomer was nucleated and grown on the graphene crystal plane, and the structure of Polyaniline was obtained by double-sided pillared Polyaniline. Compared with pure PANI electrode and Pt opposite electrode, PANI- / go composite has better catalytic activity for I3-, which is due to the change of surface morphology of double-sided pillared PANI compared with that of ordinary PANI, so its catalytic activity and electrical conductivity are improved. When the initial mass ratio of aniline monomer to GO was 10:1, the photoelectric conversion efficiency reached the highest 8.19 卤0.08. Using GO as carbon source, polystyrene (PS) sphere as template, thiourea as nitrogen source and sulfur source, multi-fold (C) and (HD) doped graphene CHDG were prepared by hydrothermal and high-temperature annealing. During the formation of hydrothermal graphene gel, the PS sphere fully contacted with the GO lamellar and extruded, resulting in a large number of folds in the G layer. G was further reduced by high temperature annealing, and the N / S atom of thiourea was decomposed into the lattice defect of graphene at high temperature, and CHDG. was obtained. Compared with pure GG CGN HDG and Pt counter electrodes, the photoconversion efficiency of DSSCs was 8.32 卤0.09 when the multi-fold and hetero-doped electrodes existed simultaneously, and the stability of DSSCs was better than that of Pt.
【学位授予单位】:青岛大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM914.4
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,本文编号:2209964
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