染料敏化纳米二氧化钛光电太阳能电池的研制

【摘要】： 能源短缺与环境污染是目前人类面临的两大问题。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源是解决能源危机的最佳途径之一,因此太阳能利用技术研究引起了各国科学家的广泛重视。染料敏化纳米晶太阳能电池是当前纳米技术和光电转换材料研究的热点之一,其廉价的成本和简单的制作工艺以及稳定的性能,为人类利用太阳能提供了更有效的方法。静电纺丝法作为一种成熟的制备纳米材料的技术已经受到了人们的广泛重视,但是其在制备纳米带以及将这种方法制备的纳米纤维应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)方面还鲜有报道,因此在这些方面的进一步研究具有深远的意义。 本文采用溶胶-凝胶法配制具有一定粘度的前驱溶液,采用静电纺丝技术成功地制备出PVP/Ti(OC_4H_9)_4复合纳米纤维以及PVP/Ti(SO_4)_2、PVP/Zn(NO_3)_2、PVP/SnCl_4复合纳米带,经过高温焙烧制得二氧化钛多孔空心纳米纤维、二氧化钛纳米带、氧化锌纳米带以及二氧化锡纳米带。并将制得的TiO_2纳米纤维应用在染料敏化太阳能电池的基底物质上,采用N3染料对其进行敏化处理,I_3~-/I~-作为液体电解质,组装并密封染料敏化太阳能电池; 利用差热-热重、X射线衍射、红外光谱、场发射扫描电子显微镜等分析手段对制得样品进行了系统表征。分析结果表明,制备的TiO_2多孔空心纳米纤维均是一维结构,平均直径300 nm,长度大于200μm,以其制得的电池获得一定的转化效率和开路电压;制备的二氧化钛、氧化锌、二氧化锡纳米带宽度在1μm～10μm,长度为200μm～300μm,厚度60 nm～400 nm。获得的这些新结果,为进一步从事染料敏化太阳能电池以及纳米材料的研究奠定了基础。 【关键词】：静电纺丝 纳米纤维 多孔空心 纳米带 DSSC
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-26
• 1.1 静电纺丝技术9-15
• 1.1.1 静电纺丝的基本装置9-10
• 1.1.2 静电纺丝的基本原理10-11
• 1.1.3 静电纺丝的影响因素11-12
• 1.1.4 静电纺丝制备纳米纤维的研究进展12-15
• 1.1.5 纳米带研究进展15
• 1.2 太阳能电池15-25
• 1.2.1 太阳能电池的种类16-18
• 1.2.2 染料敏化太阳能电池的结构及工作原理18-20
• 1.2.3 染料敏化太阳能电池的研究进展20-24
• 1.2.4 染料敏化剂的研究进展24
• 1.2.5 电解质的研究进展24-25
• 1.3 课题研究的目的和意义25-26
• 第二章 化学试剂、实验仪器及表征方法26-28
• 2.1 主要化学试剂26-27
• 2.2 实验设备与仪器27
• 2.3 表征方法27-28
• 2.3.1 X射线衍射(XRD)分析27
• 2.3.2 红外光谱(FTIR)分析27
• 2.3.3 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析27
• 2.3.4 差热-热重(TG-DTA)分析27-28
• 第三章 同轴静电纺丝法制备TiO_2多孔空心纳米纤维与表征28-36
• 3.1 引言28
• 3.2 实验28-30
• 3.2.1 前驱体溶液的配制28
• 3.2.2 Mixture oil/(PVP+钛酸丁酯)同轴纳米纤维的制备28-29
• 3.2.3 TiO_2多孔空心纳米纤维的制备29-30
• 3.3 结果与讨论30-35
• 3.3.1 XRD分析30-31
• 3.3.2 FTIR分析31-32
• 3.3.3 FESEM分析32-34
• 3.3.4 EDS分析34-35
• 3.3.5 TiO_2多孔空心纳米纤维的形成机理35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 静电纺丝技术制备TiO_2纳米带与表征36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 实验36-38
• 4.2.1 前驱体溶液的配制36-37
• 4.2.2 PVP/Ti(SO_4)_2复合纳米带的制备37
• 4.2.3 TiO_2纳米带的制备37-38
• 4.3 结果与讨论38-44
• 4.3.1 TG-DTA分析38-39
• 4.3.2 XRD分析39-40
• 4.3.3 FTIR分析40-41
• 4.3.4 FESEM分析41-43
• 4.3.5 EDS分析43
• 4.3.6 TiO_2纳米带的形成机理43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第五章 静电纺丝技术制备ZnO纳米带与表征46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 实验46-47
• 5.2.1 前驱体溶液的配制46
• 5.2.2 PVP/Zn(NO_3)_2复合纳米带的制备46-47
• 5.2.3 ZnO纳米带的制备47
• 5.3 结果与讨论47-52
• 5.3.1 TG-DTA分析47-48
• 5.3.2 XRD分析48-49
• 5.3.3 FTIR分析49-50
• 5.3.4 FESEM分析50-52
• 5.3.5 EDS分析52
• 5.4 本章小结52-54
• 第六章 静电纺丝技术制备SnO_2纳米带与表征54-62
• 6.1 引言54
• 6.2 实验54-55
• 6.2.1 前驱体溶液的配制54
• 6.2.2 PVP/SnCl_4复合纳米带的制备54-55
• 6.2.3 SnO_2纳米带的制备55
• 6.3 结果与讨论55-60
• 6.3.1 TG-DTA分析55-56
• 6.3.2 XRD分析56-57
• 6.3.3 FTIR分析57-58
• 6.3.4 FESEM分析58-60
• 6.3.5 EDS分析60
• 6.4 本章小结60-62
• 第七章 染料敏化纳米二氧化钛光电太阳能电池的研制62-70
• 7.1 引言62
• 7.2 实验部分62-66
• 7.2.1 实验材料62-64
• 7.2.2 实验步骤及方法64-66
• 7.3 结果与讨论66-69
• 7.3.1 未敏化电极表面TiO_2膜的XRD分析66-67
• 7.3.2 N3染料的UV-Vis分析67
• 7.3.3 敏化前后TiO_2电极的UV-Vis分析67-68
• 7.3.4 光电化学电池的Ⅰ-Ⅴ曲线68-69
• 7.4 本章小结69-70
• 结论70-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 附录79

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

亲水改性聚砜材料的合成及其膜的制备    张鹤

纳米晶体TiO_2多孔膜的制备、性能及其在太阳能电池中的应用    程黎放，王瑜，戴松元，邬钦崇，王孔嘉

铁掺杂TiO_2纳米管阵列制备及其光电化学性质    李静;孙岚;庄惠芳;王成林;杜荣归;林昌健;

纳米尺度TiO_2聚苯胺多孔膜电极光电化学研究    柳闽生,郝彦忠,乔学斌,杨迈之,蔡生民,李永舫

一种采用辐照模板法制备银纳米带的新方法(英文)    葛学武,倪永红,刘华蓉,叶强,徐相凌,张志成

电纺法制备聚合物纳米纤维的研究进展    马海红;史铁钧;宋秋生;

纳米ZnO的制备及其光催化性能研究    韩冬,任湘菱,陈东,唐芳琼,王冬,任俊

柔性TiO_2纳米管薄膜电极的制备及其光电性能    张凤;陶杰;陶海军;董祥;

苯基磷酸联吡啶钌络合物敏化纳晶多孔TiO_2薄膜电极光电性能研究    杨蓉,王维波,敬炳文,肖绪瑞,张曼华,沈涛

均相沉淀-发泡法制备纳米氧化钛的应用研究    孙家跃,肖昂,杜海燕

静电纺丝技术制备TiO_2空心纳米纤维与表征    徐淑芝;张双虎;董相廷;王进贤;

静电纺丝技术制备二氧化钛纳米材料与表征    李志国

PET基纳米ZnO膜的溅射沉积及AFM表征    李良飞;侯大寅;魏取福;

PET织物纳米TiO_2抗紫外线整理及性能研究    鲍进跃;毕松梅;

TiO_2纳米管制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用    谷翠萍;于锟;黄家锐;

高浓度盐对光催化降解有机废水的影响    尹文静;李浩;白书立;

TiO_2修饰电极电催化研究及在有机电合成中的应用    沈广霞,褚道葆,周幸福,顾家山

溶胶-凝胶技术在化学领域中的新应用    金华峰,唐小东,韩波

掺铁纳米TiO_2粉体的制备及其光催化活性的研究    何开棘;张圣军;丁慧;王开明;

变色材料的研究进展    徐栋;陈宏书;王结良;

Au-TiO_2纳米复合膜电极的光电化学性能及其表面形貌    崔晓莉,赵崇军,严曼明,庄继华,江志裕

静电纺丝制备复合纳米纤维研究进展    王璐璐;佘希林;袁芳;

低价太阳电池的研制及未来发展前景    戴松元;徐炜炜;翁坚;肖尚锋;黄阳;陈双宏;胡林华;王孔嘉;

低维钼氧化物纳米材料的制备和性能研究    胡姗;胡彬;祁琰媛;陈文;

纳米纤维研究开发的现状与前景    孙家琦;顾国光;

静电纺纳米纤维研究及其应用进展    马刚;邵自强;王文俊;李永红;

国内外纳米纺织品发展现状与展望    卢晓静;闫妍;杨海峰;李俊芳;

纳米二氧化钛光催化性能的研究进展及应用前景    薛寒松;李华基;陈永盛;

PEG模板组装纳米TiO_2多孔薄膜的制备研究    步绍静;靳王国;刘晓新;杨立荣;程志捷;

纳米级TiO_2粉晶的制备及应用研究进展    尹荔松;沈辉;

纳米TiO_2光催化剂的研究进展及应用    杜康;仓怀文;黄方方;

PET织物的纳米TiO_2同浴染色整理    毕松梅;鲍进跃;赵华俊;

改性纳米二氧化钛薄膜制备及其在模拟海水中光生阴极保护性能研究    王爱萍

聚乳酸/乙醇酸共聚物（PLGA）仿生细胞外基质的制备、表征及其与蛋白界面交互作用的研究    刘福娟

担载丝裂霉素纳米纤维的制备及对膀胱移行细胞癌T24细胞的抑制作用及其抑制机理的研究    岳鑫

基于铁、钴分子催化剂的均相光致产氢体系的研究    张盼

大肠杆菌f2噬菌体分子印迹膜的制备、评价和应用    王欣梅

碳及碳基复合材料的可控合成、表征与性能研究    康文君

高性能染料敏化太阳能电池的制备与研究    李晓冬

基于水热合成纳米氧化镓及镓酸锌的形貌与性能研究    全玉

复合生物材料构建小口径纳米组织工程血管的实验研究    方征东

可见光响应纳米Cu_2O-TiO_2材料的制备及光催化性能研究    刘辉

壳聚糖/纳米TiO_2复合整理棉织物的性能研究    李建

静电纺丝技术制备稀土掺杂二氧化钛纳米带与光催化性能研究    董娅佩

静电纺丝技术制备稀土离子掺杂GGG低维纳米材料与表征    刘莹

一维纳米材料的静电纺丝法制备、表征及性能研究    薛江

新疆营盘出土纺织纤维及其老化状况研究    郭丹华

PMMA微球表面过渡金属氧化物壳层聚集体的研究    俞晓晶

离子交换纳米纤维的制备及对Cu（Ⅱ）离子吸附性能研究    陈勇

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

卤族元素掺杂纳米TiO_2的光催化性能研究    樊丽霞

氧化锌的制备、改性及其光催化性能的研究    徐超

低温等离子体对高聚物材料表面改性处理时效性的研究进展    任煜;邱夷平;

荷能重离子径迹刻蚀纳米通道技术及其应用    张伟明;王宇钢;薛建明;

织物整理新方法─低温等离子技术    高松

膜的改性及其在环境领域应用研究进展    许云杰;吴俊杰;

聚砜中空纤维膜改性及其应用研究    潘巧明;王琪;俞三传;

低温等离子体技术在塑料表面改性中的应用    徐洁;

血液净化材料在体外静态接触血浆时血浆中C3a des Arg生成的研究    黄嘉,程莉萍,乐以伦,魏启欧

五种复用透析膜超微结构的比较    袁峰,孟卫,毛庆来

聚砜膜的制备及其性能研究    王建琴

生物人工肝聚砜膜中空纤维反应器的初步研究    陈志

磺化聚砜/无机杂化质子交换膜的研究    费国平

抗污染的高通量聚醚砜超滤膜的制备研究    王艳萍

纳米TiO_2的制备    李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹

PA6/纳米TiO_2复合亚微米级纤维的制备及拉伸性能    冯淑芹;付中玉;李从举;朱金唐;

纳米TiO_2对有机污染物的光催化降解机理及发展趋势    邓昭平,倪师军,庹先国,张勇

ZnO超微粒子光催化氧化SO_2的研究    井立强,孙晓君,徐自力,蔡伟民,杜尧国

Ag担载对TiO_2光催化活性的影响    刘守新,曲振平,韩秀文,孙承林,包信和

α-Al_2O_3的性质对负载钯催化剂催化CO偶联反应的影响    林茜;赵秀阁;毕伟;肖文德;

Na-Rh/γ-Al_2O_3催化剂的表征及其对CO选择氧化的催化性能    王芳;吕功煊;

Ni_2P/SiO_2-Al_2O_3催化剂的制备、表征及其对4,6-二甲基二苯并噻吩加氢脱硫反应的催化性能    宋立民;李伟;张明慧;陶克毅;

纳米复合涂料的研究进展    刘福春,韩恩厚,柯伟

纳米TiO_2的制备方法    唐阳清,周馨我

有机/无机纳米纤维的制备及其性能研究    王永芝

纳米二氧化钛及其复合物的制备和性质研究    李雪冰

二氧化钛纳米材料的合成、表征及其光催化性能研究    商书芹

静电纺丝法制备聚乙烯醇和聚酰胺-66纳米复合材料    高晓艳;

静电纺丝法制备硫酸化的二氧化锆/二氧化硅复合纤维    赵一阳;王海鹰;李响;杨洋;杨敏;王策;

静电纺丝法制备陶瓷中空纳米纤维的研究进展    刘朋超;龚静华;杨曙光;马敬红;徐坚;

Bi_2WO_6的静电纺丝法制备及其光催化性能    沈琳;周德凤;孟健;

静电纺丝法制备钇铁石榴石单晶纳米纤维    陈莹莹;张溪文;候建梅;韩高荣;

激光熔体静电纺丝法制备聚乳酸微纳米纤维    李秀艳;刘会超;李从举;

静电纺丝法制备PVP螺旋纤维及其机理研究    杜建时;杨清彪;王永芝;杨松涛;白杰;王书刚;宋岩;李耀先;王策;

静电纺丝法制备有序纳米纤维    赵亚洲;李从举;

气流-静电纺丝法制备聚对苯二甲酸乙二酯纳米纤维    彭朝荣;林义;邓华川;陈竹平;姚永毅;

离心静电纺丝法制备有序、交叉以及绞线结构的荧光纳米纤维    刘术亮;黄渊源;韩玉梅;龙云泽;孙彬;

静电纺丝法制备氧化锌基稀磁半导体纳米纤维    刘新风;邵长路;刘益春;徐海洋;

静电纺丝法制备聚乳酸/胶原质纳米纤维    孟万;柳海兰;金荣虎;金星华;韩顺玉;

静电纺丝法在制备纳米纤维中的应用    杨彦明;储德清;王立敏;

静电纺丝法制备纳米纤维引导组织再生膜    张慎;杨小平;王林;邓旭亮;

静电纺丝法制备具有单向透水性能聚合物薄膜    吴晶;赵勇;江雷;

熔体静电纺丝法制备线性低密度聚乙烯纤维的研究    赵娜;刘太奇;刘瑞雪;

静电纺丝法制备透明质酸基纳米纤维膜的研究    李军星;贺爱华;韩志超;郑建芬;申孟芝;

单针头静电纺丝法制备透明质酸/聚乙烯醇核壳纳米纤维    刘洋;马贵平;聂俊;

静电纺丝法制备丝素蛋白/聚乳酸纤维膜及其性能表征    张丽斯;强琳辉;颜静;崔学军;王洪艳;

“仿生”水稻叶子的表面结构初探    王娇娜;赵亚洲;李从举;

小分子碰撞新思考    武汉纺织大学材料科学与工程学院副院长 王栋 博士

一个中欧小国的大贡献    本报记者 马守贵

静电纺丝法制备聚合物纳米纤维及其应用    姚永毅

静电纺丝法制备ABO_3型钙钛矿复合氧化物微纳米纤维    周险峰

静电纺丝法制备功能性超疏水材料    王帅

高压静电纺丝法构筑功能一维纳米材料并研究其性质    王海鹰

几种稀土含氧酸盐发光材料的静电纺丝法制备及性能研究    侯智尧

静电纺丝法组装一维纳米结构单元及组装体的性能研究    张传玲

一维钙钛矿氧化物纳米结构材料的制备及形貌和物性研究    冷静

多重铁性微纳米材料的制备与表征    谢淑红

静电纺丝法制备一维聚合物—有机小分子复合纳米纤维及其性能研究    张莲姬

静电纺丝法制备磁性纳米纤维及其形貌和磁性质研究    潘伟伟

静电纺丝法制备多元氧化物纤维    侯建梅

熔体静电纺丝法制备高分子纤维材料的实验研究    刘伟伟

熔体静电纺丝法制备聚合物纳米纤维及聚乳酸/水滑石复合纤维的制备研究    陆刚

Alq3/聚合物复合纤维的制备及性能研究    闫尔云

静电纺丝法制备一维稀土氟氧化物和氟化物    杨任远

激光熔体静电纺丝法制备聚合物微/纳米纤维及其性能研究    刘会超

激光熔融静电纺丝法制备聚合物微/纳米纤维及其应用研究    刘建立

静电纺丝法制备磷酸盐系锂离子电池正极材料    杨永斌

静电纺丝法制备一维铁及其氧化物纳米材料及其性能表征研究    邵浩

静电纺丝法制备氟碳聚合物功能材料及性能研究    王美娇