电化学还原TiO 2 纳米管阵列其贝塔伏特效应研究

发布时间：2023-04-08 01:30

　　在极地、深海等极端环境中,传统常规电源无法为微电子设备提供高稳定和长寿命的电源设备。贝塔(β)伏特电池由于使用寿命长、集成度高和能量密度大等特点,成为现如今微能源研究领域的焦点。目前研究的β伏特电池能量转换效率普遍较低。所以,如何提高β伏特电池的能量转换效率一直是研究的热点。本文将二氧化钛纳米管阵列(TNTAs)作为能量转换材料,采用63Ni同位素辐射源来组装β伏特电池。研究内容主要包含TNTAs的生长和表征,电化学还原TNTAs薄膜,富勒烯(C60)表面修饰TNTAs,基于电化学还原TNTAs的β伏特电池的电学特性测试,基于电化学还原TNTAs的紫外光伏性能测试。实验制备的TNTAs管径约为100 nm,管长约为10 μm,并使用FESEM、XRD、ESR等测试设备对TNTAs进行系统的表征。对于基于电化学还原TNTAs的β伏特电池,当采用总活度为20mCi的63Ni放射源时,电池开路电压为0.67V,短路电流为352.32 nA,能量转换效率为5.54%。接着使用C60表面修饰TNTAs样品,提高了电池的β伏特效应,其电池开路电压为0.86 V,短路电流为274.16 nA,能量转...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 同位素电池的发展现状
        1.2.1 同位素电池的分类
        1.2.2 同位素电池的国内外发展现状
    1.3 同位素辐射源的选择
    1.4 能量转换材料的选择
        1.4.1 半导体材料选择依据
        1.4.2 TiO₂纳米管概述
        1.4.3 TiO₂的特性和应用
        1.4.4 TiO₂纳米管的制备方法
        1.4.5 TNTAs的改性和电化学还原TNTAs的研究进展
    1.5 论文的主要研究工作
第二章 电化学还原空气退火TNTAs的β伏特效应研究
    2.1 实验主要化学试剂、材料和仪器
        2.1.1 实验所需试剂及原材料
        2.1.2 实验主要仪器
    2.2 TNTAs的制备与表征
        2.2.1 TNTAs的生长过程
        2.2.2 TNTAs的制备
        2.2.3 TNTAs的表征
    2.3 基于电化学还原空气退火TNTAs的β伏特电池的组装和测试
        2.3.1 β伏特电池的组装
        2.3.2 β伏特电池的测试
    2.4 TNTAs薄膜剥离
    2.5 本章小结
第三章 电化学还原氩气和氢气退火TNTAs的β伏特效应研究
    3.1 实验主要化学试剂和材料
        3.1.1 实验所需试剂及原材料
    3.2 TNTAs的制备与表征
        3.2.1 TNTAs的制备
        3.2.2 TNTAs的表征
    3.3 β伏特电池的测试
    3.4 纳米富勒烯(C₆₀)表面修饰TNTAs
        3.4.1 化学试剂和实验仪器
        3.4.2 C₆₀旋涂法表面修饰TNTAs
    3.5 本章小结
第四章 基于电化学还原TNTAs的紫外光伏性能测试
    4.1 实验主要化学试剂和材料
        4.1.1 实验所需试剂及原材料
    4.2 基于TNTAs的紫外光探测器组装与测试
        4.2.1 紫外光探测器的组装
        4.2.2 紫外光探测器的性能测试
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
硕士期间科研成果
致谢



本文编号：3785725