磁控溅射法制备染料敏化太阳能电池非铂对电极

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wkkyo
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在染料敏化太阳能电池(DSSCs)体系中,对电极负责收集回传电子并催化电解质中氧化态的还原,其性能优劣会直接影响整个电池体系的最终表现。传统使用的对电极材料是贵金属Pt。尽管Pt性能优良,但其高昂的价格和有限的资源储备极大地限制了其应用发展。因此,研究价格低廉、性能优良的非铂对电极材料具有重要现实意义。本文致力于制备廉价的非铂对电极材料,探索材料结构与性能之间的关系,并分析电极表面发生的动力学机制。  本研究主要内容包括:⑴采用磁控溅射法,并结合后继热处理,制备一系列常规金属Ni、Mo、W薄膜电极。考察制备条件对电极形貌、结构等基本特征的影响,并进一步探究制备条件和基本特征对电极电化学性能的影响。研究发现,适宜的热处理能够促进膜电极材料的结构重整,提高其结晶度。Ni、Mo、W金属薄膜电极等最佳热处理温度分别为450℃、450℃、500℃。Ni-450、Mo-450和W-500相应的光电转换效率分别为6.88%、3.62%和3.40%,其中Ni电极和Pt电极的性能相当。电化学阻抗测试表明,Ni-450具有最佳的本征电催化活性和离子扩散性能。该研究结果为采用常规过渡金属取代Pt提供了理论基础。⑵采用磁控溅射法制备CNx透明对电极。研究热处理前后膜电极表面结构形貌的变化,及对电池相应的电化学性能的影响。研究表明,500℃热处理条件下,CNx膜电极光电效率最优。热处理后,sp2-C所结合的N原子显著地减少,引起CNx薄膜结构重整,有利于更多活性位点的生成;热处理后,CNx膜中sp3 C-N和 sp2 C=C价键的增多,表明膜材料的石墨化程度升高,即膜材料的导电性升高。因此石墨化程度较高的CNx-500呈现出更为优异的电导性能和电化学活性。该研究结果为研发非金属材料低成本对电极提供了理论基础和可能性。
其他文献
多孔材料是一种由相互封闭或贯通的孔洞组成的具有空间网络结构的材料。一般多孔材料在机械性能、传播性能、光电性能、渗透性、吸附性和化学性能等方面具有优点。本论文旨在
金属-有机骨架和共价有机骨架是新型多孔材料,它们具有较大的比表面积,纳米级的孔道和良好稳定性。这使得它们在样品前处理领域,特别是固相微萃取技术中具有很大的应用潜力。本
在各种分子间弱相互作用中,氢键作为一种强度适中的作用力,其高度选择性和方向性使其成为构建和稳定超分子结构的理想作用力。利用氢键将有机小分子建筑块组装成具有特定结构的超分子成为近年来十分活跃的研究领域。 我们课题组设计了若干系列由单体通过多重氢键构建而成的超分子化合物,并运用密度泛函B3LYP方法,在6-31G~*水平上设计优化了它们的结构。计算结果表明,在298.15K,0.1Mpa下,反应
元素形态分析在环境和生命科学领域发挥着至关重要的作用。元素的毒性和生物利用性并不取决于总浓度,而是与它的存在形态密切相关。例如:Cr(VI)对生物体具有非常大的毒性和致癌
手性多环吲哚骨架是很多具有生物、药物活性天然产物的核心结构单元,因此发展高效简洁的立体选择性构筑多环吲哚骨架的新方法吸引了众多有机化学家的广泛注意。本论文主要研究
芳香性的概念已经盛行了很多年,其研究方法也取得了很大发展,最近提出的核独立化学位移(NICS)的概念可以准确有效的表征芳香性,NICS可以通过量子化学计算,并能用于探讨各个分子轨
从植物中寻找新型高效低毒抗癌药已成为当今新药研制的热点。广泛分布于植物中的异黄酮类化合物表现出广泛的生理活性,包括抗癌活性,但因其在肠道内吸收甚少或者完全不吸收而导致活性较低。本文的目标是设计在异黄酮结构中引入具有强穿透能力的含氟取代基,合成具有抗癌活性的新型含氟基团取代异黄酮类化合物,测定其体外抗癌活性,以期获得具有良好的抗癌活性的先导化合物。全文分两部分:第一部分:含氟基团取代异黄酮化合物的分
Mn掺杂ZnS量子点(Mn-ZnS QDs)因其优越的光学特性已被广泛应用于传感成像。本文旨在通过对Mn-ZnS QDs的后修饰,构建室温磷光增强探针应用于检测贝类毒素软骨藻酸,以及构建光学/磁
白藜芦醇是一种植物抗菌素。它主要存在于葡萄的果皮、花生、桑椹、松树(例如苏格兰松树、东方白松等)、蓼科植物(giant knotweed,即中药中的虎杖)12科、31个属的72种植物中。人们第一次提纯出白藜芦醇是在1974年,植物源是一种生长于秘鲁的豆类植物。白藜芦醇是生物为抵抗环境压力(如气候恶劣、微生物侵染等)而产生的化学物质。白藜芦醇具有显著的药理和生物学作用,如抗癌、保护神经、抗衰老、抗炎