球形分級結(jié)構(gòu)的新型制備方法、形成機理及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用

【摘要】：球形分級結(jié)構(gòu)(Sphere Hierarchical Structure)由于其優(yōu)異的物理、化學(xué)性能,獲得科研工作者的廣泛關(guān)注。但目前球形分級結(jié)構(gòu)的獲得常常需要極端的工藝條件,且難以實現(xiàn)大量制備,從而限制了其應(yīng)用。本文提出了一種新型的球形分級結(jié)構(gòu)的制備方法并研究了其制備機理和應(yīng)用,具體如下：1、提出了一種新型的球形分級結(jié)構(gòu)的制備方法(polyethyleneglycol (PEG) modification followed by self-assembling PMSA)。研究了該方法的PEG分子量、用量等工藝參數(shù)調(diào)控,通過TEM、SEM等表征測試方法研究了其微結(jié)構(gòu)特征,獲得了TiO2、Fe2O3、ZrO2等具有球形分級結(jié)構(gòu)的材料。2、研究了球形分級結(jié)構(gòu)的形成機制。研究了PEG分子構(gòu)型與制備條件的關(guān)聯(lián),提出了干法球磨導(dǎo)致的PEG在納米顆粒表面的平鋪分子構(gòu)型的改變是形成分級結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵原因,并提出了球形分級結(jié)構(gòu)的形成模型。3、研究了Ti02球形分級結(jié)構(gòu)可能的應(yīng)用。利用其優(yōu)異的光散射性能研究了其在染料敏化太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用,實現(xiàn)了電池的光捕獲性能和效率的提高；利用其表面微結(jié)構(gòu)與荷葉表面形貌相似的特點,研究了其表面的超疏水性質(zhì)。4、基于尖劈微結(jié)構(gòu)的優(yōu)異光捕獲性能及在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用前景,利用管道濕法腐蝕方法制備了新型的光纖和玻纖尖劈微結(jié)構(gòu),以其為模板通過微結(jié)構(gòu)復(fù)制和轉(zhuǎn)移,獲得了PMMA等襯底表面的尖劈微結(jié)構(gòu)。 【關(guān)鍵詞】：球形分級結(jié)構(gòu) TiO_2 染料敏化太陽能電池 超疏水 尖劈微結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB383.4;TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-13
• 1.1 研究背景10
• 1.2 問題的提出10
• 1.3 本文的工作10-11
• 參考文獻11-13
• 第二章 氧化物球形分級微結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-29
• 2.1 球形分級結(jié)構(gòu)的基本特征13
• 2.2 氧化物球形分級結(jié)構(gòu)的制備方法13-18
• 2.2.1 模板法14-17
• 2.2.2 水熱/溶劑熱法17
• 2.2.3 其他制備方法17-18
• 2.3 球形分級結(jié)構(gòu)在太陽能電池領(lǐng)域中的應(yīng)用18-24
• 2.3.1 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)與工作原理18-22
• 2.3.2 球形分級微結(jié)構(gòu)提高染料敏化太陽能電池的原理與方法22-24
• 參考文獻24-29
• 第三章 實驗方法29-41
• 3.1 實驗原料與試劑29
• 3.2 納米顆粒的球磨與分散29-31
• 3.3 染料敏化太陽能電池的制備31-36
• 3.3.1 DSSC襯底處理32
• 3.3.2 TiO_2薄膜光陽極的制備32-33
• 3.3.3 染料的吸附33-34
• 3.3.4 濺射納米金屬鉑制備對電極34
• 3.3.5 電池的封裝34-36
• 3.4 形貌、結(jié)構(gòu)、光電性能、親疏水性能測試36-40
• 3.4.1 TiO_2膜材料漫反射譜和透射譜測試36
• 3.4.2 TiO_2薄膜厚度測量和表面形貌表征36-37
• 3.4.3 TiO_2材料的透射電鏡以及能譜表征37
• 3.4.4 染料敏化太陽能電池的J-V曲線測量37-38
• 3.4.5 染料敏化太陽能電池的量子效率測量38-39
• 3.4.6 TiO_2膜親疏水性能測試39-40
• 參考文獻40-41
• 第四章 球形分級結(jié)構(gòu)的無模板、室溫條件通用制備新方法41-49
• 4.1 球形分級結(jié)構(gòu)的PMSA制備工藝41-42
• 4.2 TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)的PMSA法制備與形貌表征42-45
• 4.2.1 PMSA法制備的TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)的形貌表征42-43
• 4.2.2 PMSA法制備的TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)的成分、結(jié)構(gòu)測試43-45
• 4.3 其他氧化物球形分級結(jié)構(gòu)的制備45-47
• 4.3.1 Fe_2O_3、ZrO_2球形分級結(jié)構(gòu)45-46
• 4.3.2 多種混合氧化物HMOS的制備46-47
• 4.4 PMSA制備方法的優(yōu)勢47-49
• 第五章 PMSA方法中球形分級結(jié)構(gòu)的形成機理探索49-63
• 5.1 分級結(jié)構(gòu)形成的實驗探索49-56
• 5.1.1 干磨方式的重要性49-50
• 5.1.2 PEG分子量對TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)形成的影響50-51
• 5.1.3 PEG用量對TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)形成的影響51-52
• 5.1.4 球形分級結(jié)構(gòu)的形成階段52-54
• 5.1.5 分散溶液組分對分級結(jié)構(gòu)形成的影響54-56
• 5.2 球形分級結(jié)構(gòu)的可能形成機制與模型56-59
• 5.3 小結(jié)59-60
• 參考文獻60-63
• 第六章 TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)的應(yīng)用探索63-71
• 6.1 TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)應(yīng)用于染料敏化太陽能電池63-68
• 6.2 TiO_2球形分級結(jié)構(gòu)的超疏水性能68-69
• 6.3 小結(jié)69
• 參考文獻69-71
• 第七章 尖劈光散射微結(jié)構(gòu)制備及表征71-79
• 7.1 工作電極中引入微結(jié)構(gòu)的研究思路71-72
• 7.2 尖劈微結(jié)構(gòu)的制備與表征72-77
• 7.2.1 光纖尖劈微結(jié)構(gòu)的制備與轉(zhuǎn)移75-76
• 7.2.2 不同尖劈錐度玻纖微結(jié)構(gòu)的制備與表征76-77
• 7.3 小結(jié)77
• 參考文獻77-79
• 第八章 結(jié)論79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文80-81
• 致謝81-82

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