非Pt基染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極材料的研究.pdf

1、近年來(lái)染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極材料的研究成為了新能源研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。針對(duì)目前貴金屬Pt在對(duì)電極材料領(lǐng)域應(yīng)用中所存在的問(wèn)題，本研究采用納米材料復(fù)合和控制納米材料結(jié)構(gòu)的方法對(duì)替代貴金屬Pt的材料進(jìn)行了探索和優(yōu)化，著重研究了材料的制備、相應(yīng)的I-/I3-電催化測(cè)試及其組裝成電池的光電轉(zhuǎn)化效率，并對(duì)其如何提高光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了探索，為改善和控制材料的電催化性能和組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池提供了重要的理論和實(shí)際參考價(jià)值。本文通過(guò)不同的實(shí)驗(yàn)方法制備了

2、三種對(duì)電極材料，采用XRD、BET、SEM、TEM等各種技術(shù)對(duì)材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組分進(jìn)行了表征，并對(duì)三種對(duì)電極材料的電催化性質(zhì)及其組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行了研究，主要研究工作包括以下三方面：
　　1、以納米SiO2微球作為模板制備空心結(jié)構(gòu)的TiN材料，分別利用XRD、SEM、TEM及BET對(duì)其進(jìn)行表征，結(jié)果表明所制備的空心TiN納米材料結(jié)晶度高、物相純、粒徑小、分布均勻。基于Nafion膜溶液具有很好的成膜性且能

3、固載電極材料，因此采用物理方法制備出空心TiN電極，從而進(jìn)行相關(guān)的電化學(xué)測(cè)試。電化學(xué)測(cè)試表明，空心TiN電極對(duì)I-/I3-有優(yōu)異的電催化活性，該對(duì)電極材料應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池中測(cè)得光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到4.2％。
　　2、通過(guò)原位還原將TiN納米顆粒原位生長(zhǎng)在 CNTs/C上，成功合成CNTs/C@TiN復(fù)合物，采用XRD、SEM、TEM及BET對(duì)其進(jìn)行材料進(jìn)行表征，結(jié)果表明，TiN成功附載在CNTs/C上且分布均勻。分析實(shí)驗(yàn)表明，

4、復(fù)合材料CNTs/C@TiN有更大的比表面積和導(dǎo)電性，對(duì)I-/I3-有良好的電催化效果。當(dāng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極時(shí)，CNTs/C@TiN的還原性和光電轉(zhuǎn)換效率均高于CNTs/C，CNTs/C@TiN復(fù)合材料用于染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極上測(cè)試時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5.2%。
　　3、通過(guò)溶膠凝膠法制備出SiO2粉體，以此為模板，與一定濃度的葡萄糖溶液混合，用水熱法合成SiO2@C材料。然后用正硅酸甲酯與SiO2@C復(fù)合形成Si

5、O2@C@SiO2材料，最后將SiO2@C@SiO2材料與一定濃度的葡萄糖溶液水熱反應(yīng)制備SiO2@C@SiO2@C。用一定濃度的氫氟酸腐蝕除去SiO2，得到C@C雙層空心材料。分別利用XRD、SEM、TEM及BET對(duì)其進(jìn)行材料表征，結(jié)果表明所制備的雙層空心碳納米材料具有結(jié)晶度高、物相純、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。雙層空心C@C材料對(duì)I-/I3-有良好的電催化效果，用在染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極上使染料敏化太陽(yáng)能電池上光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.2%。