MoS_2/C复合物制备及在染料敏化太阳能电池对电极中应用

【摘要】：染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极Pt贵金属催化剂的使用是影响其制造成本和限制其进一步商业化应用的关键因素之一。本文旨在开发一种类贵金属对电极Pt催化剂替代材料,试图将MoS2良好的催化活性与炭材料的高导电性相结合,制备具有高催化活性的MoS2/C对电极材料。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射、氮吸附脱附曲线等技术手段研究了MoS2/C复合物的形貌、结构及晶型特征,利用循环伏安、塔菲尔极化曲线及电化学交流阻抗等测试MoS2/C对电极的还原13-的能力,通过I-V测试确定DSSCs的光电转化效率。主要研究内容和结果如下： 采用葡萄糖辅助水热法成功制备了MoS2/CNT纳米复合物,复合物中MoS2纳米片堆叠在碳纳米管CNTs的骨架上,将CNTs完全包覆,MoS2/CNT纳米棒直径为100～150nm, MoS2纳米片的厚度为12～15nm。MoS2/CNT纳米复合物具有良好的导电性和电子传输性能,CNTs的引入降低了MoS2/CNT复合物对电极的等效串联电阻,提高了MoS2对I3-的催化活性,改善了DSSC光电转化效率,以此复合物制备的对电极组成的DSSC获得较好的光电转化效率。 采用水热法也可制备MoS2/GN纳米复合物,复合物中MoS2纳米片在石墨烯纳米片(GN)上堆叠成花形结构,花形直径约400～500nm, MoS2(?)内米片的厚度介于10-15nm。MoS2/GN纳米复合物具有良好的导电性和催化性能,GN的引入降低了单一MoS2材料对电极表面的电荷传递电阻Rct,加快了电子在对电极与电解质溶液界面的传递速度,提高了MoS2对I3-的催化活性,使得以此复合物材料制备的DSSC获得较高短路电流Jsc和填充因子FF,从而提高DSSC光电转化效率。对比MoS2/CNT及MoS2/GN复合物对电极的性能,发现由MoS2/GN复合物制备的对电极所组成的DSSC光电转化效率更高,这主要是由于对电极表面的电荷传递电阻Rct较小、DSSC的填充因子FF较大所致。 【关键词】：硫化钼 碳纳米管 石墨烯 对电极 催化活性 染料敏化太阳能电池
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4;O631.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 文献综述8-23
• 1.1 引言8-9
• 1.2 能源及太阳能电池9-11
• 1.2.1 能源及太阳能9-10
• 1.2.2 太阳能电池的发展10-11
• 1.3 染料敏化太阳能电池11-14
• 1.3.1 染料敏化太阳能电池的发展11-12
• 1.3.2 染料敏化太阳能电池的基本组成及工作原理12-14
• 1.4 染料敏化太阳能电池对电极材料14-22
• 1.4.1 Pt对电极14-15
• 1.4.2 炭材料对电极15-20
• 1.4.3 聚合物对电极20-21
• 1.4.4 过渡金属化合物对电极21-22
• 1.5 本文工作思路及主要内容22-23
• 2 MoS_2/CNT复合物在DSSCs对电极中应用23-41
• 2.1 原料23-24
• 2.2 水热法制备MoS_2/CNT复合物24-25
• 2.3 MoS_2/CNT对电极制备、电池组装及性能测试25
• 2.4 MoS_2/CNT复合物表征及对电极性能测试25-34
• 2.4.1 MoS_2/CNT复合物的表征测试25-28
• 2.4.2 MoS_2/CNT复合物对电极的催化性能测试28-32
• 2.4.3 MoS_2/CNT复合物对电极组成DSSC的Ⅰ-Ⅴ测试32-34
• 2.5 CNTs添加量对MoS_2/CNT对电极催化性能影响34-40
• 2.5.1 不同CNTs添加量MoS_2/CNT复合物的表征测试34-35
• 2.5.2 不同CNTs添加量MoS_2/CNT复合物对电极的催化性能测试35-38
• 2.5.3 不同CNTs添加量MoS_2/CNT复合物组成DSSCs的Ⅰ-Ⅴ测试38-40
• 2.6 本章小结40-41
• 3 MoS_2/GN复合物在DSSCs对电极中应用41-58
• 3.1 水热法制备MoS_2/GN复合物41-42
• 3.2 MoS_2/GN复合物表征及对电极性能测试42-50
• 3.2.1 MoS_2/GN复合物的表征测试42-44
• 3.2.2 MoS_2/GN复合物对电极的催化性能测试44-48
• 3.2.3 MoS_2/GN复合物对电极组成DSSC的Ⅰ-Ⅴ测试48-50
• 3.3 GO添加量对MoS_2/GN对电极催化性能影响50-55
• 3.3.1 不同GO添加量MoS_2/GN复合物的表征测试50-51
• 3.3.2 不同GO添加量MoS_2/GN复合物对电极的催化性能测试51-53
• 3.3.3 不同GO添加量MoS_2/GN复合物组成DSSCs的Ⅰ-Ⅴ测试53-55
• 3.4 MoS_2/CNT与MoS_2/GN对电极催化性能的比较55-56
• 3.5 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

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