21866.化學(xué)氣相沉積生長納米碳及其在染料敏化電池對電極上的應(yīng)用_第1頁
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1、學(xué)校代碼:10270分類號:O469學(xué)號:122200720碩士學(xué)位論文化學(xué)氣相沉積生長納米碳及其在染料敏化電池對電極上的應(yīng)用學(xué)院:數(shù)理學(xué)院專業(yè):凝聚態(tài)物理研究方向:低維物理研究生姓名:馬周靜指導(dǎo)教師:黃磊教授完成日期:2015年4月上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I論文題目:化學(xué)氣相沉積生長納米碳及其在染料敏化電池對電極上的應(yīng)用學(xué)科專業(yè):凝聚態(tài)物理學(xué)位申請人:馬周靜導(dǎo)師:黃磊教授摘要染料敏化電池(DSSC)因其低成本、高效能和簡單制作工藝

2、深受研究者們的關(guān)注。但是提高DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率一直存在瓶頸。雙面同時輻照的概念為提高DSSC光伏性能提供了一種新的方法。而雙面輻照要求染料敏化電池中對電極必須是透明的。碳納米管(CNTs)和石墨烯(graphene)都屬于新型碳材料,都具有比表面積大、透過率高和電子遷移率大的特點。同時碳納米管能夠為電子提供一維無散射傳輸通道,石墨烯可以提供電子快速傳輸平臺。結(jié)合二者的優(yōu)勢,石墨烯和碳納米管的復(fù)合材料可以實現(xiàn)對電極的高催化活性、高透過

3、率?;诖?,本文采用化學(xué)氣相沉積(CVD)直接在透明導(dǎo)電玻璃(FTO)表面原位生長納米碳復(fù)合薄膜。并將該透明納米碳復(fù)合薄膜用于染料敏化電池透明對電極,從前后雙面照射研究其性能。首先,本文采用銅催化分區(qū)化學(xué)氣相沉積直接在FTO上生長納米碳薄膜,即一維碳納米管和二維石墨烯的復(fù)合薄膜(CNTsG)。通過控制生長時間和氣體流量,優(yōu)化整個生長過程,并確定最優(yōu)生長條件。隨后對該復(fù)合薄膜進行了拉曼光譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等表征。最終所得薄

4、膜方塊電阻為750Ω□左右,透過率可達79.8%。其次,探究CNTsG復(fù)合薄膜的生長機制。通過對CNTsG薄膜進行X射線光電子能譜、X射線衍射分析等成分分析表征,提出CNTsG復(fù)合薄膜生長機制為:銅箔在高溫區(qū)產(chǎn)生銅蒸汽催化乙炔(C2H2)分解為氫原子和碳原子,碳原子也在Cu催化作用下形成石墨烯薄片隨氣流落到FTO表面。另一部分碳原子在低溫區(qū)與FTO中的SnO2發(fā)生碳熱還原反應(yīng),將SnO2還原為Sn,金屬Sn在500℃以上以液態(tài)形式存在,

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