氧还原反应催化材料及少铅钙钛矿太阳能电池的研究

发布时间：2023-02-26 21:34

　　当今世界,能源危机和环境污染问题日益严重,对现有化石能源进行高效清洁利用或开发新型可再生能源是解决以上问题的有效途径。本文针对氢氧(H2-O2)燃料电池阴极催化剂以及钙钛矿太阳能电池光吸收材料领域存在的关键科学问题进行了以下两个方面的研究。燃料电池(Fuel Cells, FCs)是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有能源利用效率高、清洁环保、携带方便等优点,已被实际应用于多个领域。但是由于其阴极氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR)所使用的电催化剂(贵金属铂,Pt)价格昂贵,FCs的商业化进程受到严重影响。开发非铂ORR电催化材料是解决这一瓶颈问题的重要途径。二维碳材料,尤其是掺氮石墨烯,具有比表面积大、电子传导能力强、热稳定性好、机械强度高等优点,被认为是有希望替代Pt的ORR阴极电催化材料。目前已报道的掺氮石墨烯在碱性介质中具有优良的ORR催化活性,但其在酸性介质中的ORR催化活性较差。针对这一问题,本文采用尿素作氮源,通过调控氧化石墨烯和尿素的热解温度,制备了一系列掺氮石墨烯,将其应用于ORR并进行了一系列结构表征和电化学性能研...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 燃料电池
        1.1.1 燃料电池的定义
        1.1.2 燃料电池的结构及工作原理
        1.1.3 燃料电池的阴极氧还原反应机理
        1.1.4 氧还原反应催化剂的研究现状
        1.1.5 掺氮石墨烯的制备方法
    1.2 钙钛矿太阳能电池
        1.2.1 钙钛矿太阳能电池简介
        1.2.2 钙钛矿太阳能电池的结构及工作原理
        1.2.3 钙钛矿太阳能电池的各功能层简介
        1.2.4 少铅、无铅钙钛矿太阳能电池的研究现状
    1.3 本论文的选题依据、研究内容及意义
        1.3.1 选题依据
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究意义
2 实验部分
    2.1 仪器设备及化学试剂
        2.1.1 仪器设备
        2.1.2 化学试剂
    2.2 表征测试方法
        2.2.1 扫描电子显微镜测试
        2.2.2 透射电子显微镜测试
        2.2.3 能量色散X-射线测试
        2.2.4 X-射线衍射测试
        2.2.5 X-射线光电子能谱测试
        2.2.6 紫外-可见吸收光谱测试
        2.2.7 拉曼光谱测试
        2.2.8 电感耦合等离子体原子发射光谱测试
        2.2.9 比表面积测试
        2.2.10 循环伏安曲线测试
        2.2.11 线性扫描伏安曲线测试
        2.2.12 电流-时间曲线测试
        2.2.13 电流密度-电压曲线测试
3 掺氮石墨烯的制备及其氧还原催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验内容
        3.2.1 掺氮石墨烯的制备
        3.2.2 电化学测试及相应样品的准备
    3.3 结果分析
        3.3.1 金属元素含量分析
        3.3.2 形貌结构分析
        3.3.3 缺陷度分析
        3.3.4 N1s形态分析
        3.3.5 碱性介质中氧还原催化性能研究
        3.3.6 酸性介质中氧还原催化性能研究
        3.3.7 碱性、酸性介质中氧还原催化性能对比研究
    3.4 本章小结
4 少铅钙钛矿CH₃NH₃Sr_xPb₍(1-x))I₃的制备及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 CH₃NH₃Sr_xPb₍(1-x))I₃的制备
        4.2.2 少铅钙钛矿太阳能电池的组装
        4.2.3 表征样品的准备
    4.3 结果分析
        4.3.1 CH₃NH₃Sr_xPb₍(1-x))I₃薄膜的元素分析
        4.3.2 CH₃NH₃Sr_xPb₍(1-x))I₃薄膜的形貌结构分析
        4.3.3 CH₃NH₃Sr_xPb₍(1-x))I₃薄膜的晶型分析
        4.3.4 CH₃NH₃Sr_xPb₍(1-x))I₃薄膜的光谱吸收和带隙变化分析
        4.3.5 CH₃NH₃Sr_xPb₍(1-x))I₃钙钛矿太阳能电池的光电性能分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3750933