非鉑基對(duì)電極材料的可控構(gòu)筑及光電性能.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSC)由于其優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換性能，環(huán)境友好且廉價(jià)易制備等特點(diǎn)而受到廣大研究者的關(guān)注，傳統(tǒng)的DSSC主要由光陽極、光敏化劑、氧化還原電解液和對(duì)電極構(gòu)成。對(duì)于對(duì)電極材料來說，它的主要作用是收集外電路電子并催化電解液(I-/I3)還原，為了將電解液在對(duì)電極中以低能量損失被還原，所以尋找具有優(yōu)異的電催化活性的對(duì)電極材料勢(shì)在必行。本論文以廉價(jià)且高穩(wěn)定性的碳材料和過渡金屬碳化物以及過渡金屬硫化物為研究對(duì)象，擬構(gòu)筑不同類型的碳材

2、料與過渡金屬碳化物、過渡金屬硫化物的復(fù)合對(duì)電極。研究復(fù)合材料中金屬碳化物含量、不同組分間的相互作用等實(shí)驗(yàn)參數(shù)與對(duì)電極光電轉(zhuǎn)換性能及催化性能之間的關(guān)系。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1)采用高溫?zé)峤怆x子交換樹脂的方法構(gòu)筑高結(jié)晶度石墨化碳/碳化鐵的復(fù)合材料對(duì)電極，通過調(diào)控復(fù)合材料中碳化鐵的比例，得到不同碳化鐵含量的材料，并將其制備成DSSC對(duì)電極且探究其催化性能及對(duì)電極構(gòu)筑的DSSC光電轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)碳化鐵的質(zhì)量含量為13.5％時(shí)，其

3、對(duì)電極構(gòu)筑的DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.04％，明顯高于單純的石墨化碳基和其他碳化鐵含量復(fù)合材料構(gòu)筑的DSSC的轉(zhuǎn)換效率，且接近于鉑基的DSSC轉(zhuǎn)換效率(6.40％)，這是因?yàn)檫@種石墨化碳/碳化鐵材料同時(shí)兼具了石墨化碳優(yōu)異的電子傳輸性能和碳化鐵優(yōu)異的電催化性能。
　　2)采用高溫?zé)峤怆x子交換樹脂的方法合成了碳化鐵鎢/碳化鎢/石墨化碳納米結(jié)材料并將其用于DSSC對(duì)電極。用第一性原理計(jì)算了I3-在碳化鐵鎢和碳化鎢表面的吸附能，掃描開

4、爾文探針證明了碳化鐵鎢/碳化鎢/石墨化碳中由于三相結(jié)的存在，其功函發(fā)生顯著的變化。將這種三相納米結(jié)材料用作DSSC對(duì)電極時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7.10％，高于單純的石墨化碳基DSSC(5.02％)和碳化鎢/石墨化碳DSSC(6.11％)。這主要?dú)w因于三相納米結(jié)的存在有利于加速電子的傳輸，且碳化鐵鎢的引入提供了更多的催化活性位點(diǎn)。
　　3)采用簡(jiǎn)單的一步水熱法，在金屬鎳片上原位生長(zhǎng)了NiS/Ni3S2納米棒復(fù)合陣列，并將其直接用作染料