21866.化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)納米碳及其在染料敏化電池對(duì)電極上的應(yīng)用

1、學(xué)校代碼：10270分類(lèi)號(hào)：O469學(xué)號(hào)：122200720碩士學(xué)位論文化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)納米碳及其在染料敏化電池對(duì)電極上的應(yīng)用學(xué)院：數(shù)理學(xué)院專(zhuān)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(zhǎng)納米碳及其在染料敏化電池對(duì)電極上的應(yīng)用學(xué)科專(zhuān)業(yè)：凝聚態(tài)物理學(xué)位申請(qǐng)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(jiǎn)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(shí)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(duì)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(guò)率高和電子遷移率大的特點(diǎn)。同時(shí)碳納米管能夠?yàn)殡娮犹峁┮痪S無(wú)散射傳輸通道，石墨烯可以提供電子快速傳輸平臺(tái)。結(jié)合二者的優(yōu)勢(shì)，石墨烯和碳納米管的復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極的高催化活性、高透過(guò)

3、率。基于此，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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(guò)控制生長(zhǎng)時(shí)間和氣體流量，優(yōu)化整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程，并確定最優(yōu)生長(zhǎng)條件。隨后對(duì)該復(fù)合薄膜進(jìn)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(guò)率可達(dá)79.8%。其次，探究CNTsG復(fù)合薄膜的生長(zhǎng)機(jī)制。通過(guò)對(duì)CNTsG薄膜進(jìn)行X射線(xiàn)光電子能譜、X射線(xiàn)衍射分析等成分分析表征，提出CNTsG復(fù)合薄膜生長(zhǎng)機(jī)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，