微納NiO的制備及其在染料敏化太陽能電池和氣體傳感器方面的應(yīng)用

【摘要】：氧化鎳是一種良好的P型功能半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于氣體傳感器、電池、磁性材料研究、高性能催化劑、陶瓷染料等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，帶來的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，人們對有毒或低毒環(huán)境氣體檢測迫切關(guān)注，NiO因其具有對揮發(fā)性有機蒸汽選擇性好、穩(wěn)定性高的優(yōu)點，在氣體傳感器方面引起人們的研究興趣。此外，面對日益嚴(yán)重的能源問題，太陽能電池的研究和發(fā)展極其重要。與常規(guī)單晶硅等電池相比，染料敏化太陽能電池具有對環(huán)境友好、造價低廉、制備工藝簡單、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。 NiO制備方法簡單、性能穩(wěn)定，本文主要采用沉淀法、水熱法和化學(xué)浴法制備氧化鎳樣品，探討了不同沉淀劑、不同沉淀劑劑量、不同表面活性劑、不同鎳源、不同溶劑對產(chǎn)物的影響。并用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、熱差重分析等表征手段對制得的材料進行表征和分析。選取化學(xué)浴法制備材料制作DSSC器件和氣敏傳感器件，測試其性能。本文討論了DSSC器件制作方法、染料及測試條件對電池I-V特性的影響；以及制備氣體傳感器對乙醇、丙酮、二氧化氮氣體的敏感特性、響應(yīng)恢復(fù)特性及穩(wěn)定性。 研究發(fā)現(xiàn)，采用刮涂法制備的DSSC器件隨著刮制次數(shù)的不同，轉(zhuǎn)換效率有所變化。1、隨著刮制次數(shù)的增加，DSSC器件的轉(zhuǎn)換效率提高，當(dāng)刮制層數(shù)為5層時效率最高，為0.01446%。2、將刮制五層的DSSC器件分別浸漬于0.5mM C343、0.5mM N3、0.5mMZ907染料中24h，測試結(jié)果表明選用C343作為敏化劑時效果最好，短路電流為700A/cm2，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)0.0270%。3、電源延遲時間分別調(diào)成無延遲、5ms、10ms、20ms、50ms、100ms和200ms，測試器件I-V特性。當(dāng)無延遲時短路電流和開路電壓都是最高的，明顯高于有延遲條件。 選用化學(xué)浴制得中空鳥巢狀氧化鎳粉體制作傳感器器件，分別測試乙醇、丙酮和二氧化氮氣體。1、在乙醇濃度為200ppm條件下，最佳工作溫度為250℃；在最佳工作溫度條件下測試不同濃度下的靈敏度，隨著乙醇濃度的增大，器件敏度有所增加，當(dāng)乙醇濃度為2000ppm時只有2.62。2、在丙酮濃度為200ppm條件下，最佳工作溫度為250-275℃左右；在最佳工作溫度條件下測試不同濃度丙酮下的靈敏度，當(dāng)丙酮濃度為2000ppm時靈敏度只有1.771，與濃度為100ppm時的靈敏度1.259相比變化不大，此器件對丙酮氣體測試較不敏感。3、將制作的傳感器件測試二氧化氮氣體時，當(dāng)NO2濃度為10ppm時最佳工作溫度僅為25℃，大大降低了氣體測試溫度，減小了器件的功耗。 【關(guān)鍵詞】：氧化鎳 染料敏化太陽能電池 傳感器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP212;TM914.4;TQ138.13
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 氧化鎳應(yīng)用11-12
• 1.1.1 氣敏材料11
• 1.1.2 電池電極11
• 1.1.3 陶瓷染料11-12
• 1.1.4 催化劑12
• 1.2 氧化鎳制備12-13
• 1.2.1 沉淀法12
• 1.2.2 水熱與溶劑熱合成法12
• 1.2.3 微乳液法12-13
• 1.2.4 溶膠-凝膠法13
• 1.2.5 靜電紡絲法13
• 1.2.6 微波與微波水熱法13
• 1.3 研究背景13-17
• 1.3.1 染料敏化太陽能電池13-17
• 1.3.2 氣體傳感器17
• 1.4 研究內(nèi)容17-18
• 1.5 研究內(nèi)容18-19
• 第二章 氧化鎳粉體制備與表征19-31
• 2.1 水熱法19-24
• 2.1.1 不同沉淀劑量19-20
• 2.1.2 不同表面活性劑20-22
• 2.1.3 改變前驅(qū)物22-24
• 2.2 溶劑熱法24-27
• 2.2.1 不同前驅(qū)物24-25
• 2.2.2 不同溶劑25-27
• 2.3 化學(xué)浴法27-31
• 2.3.1 水做溶劑27-29
• 2.3.2 水和正丁醇做溶劑29-31
• 第三章 DSSC 器件制作及測試31-35
• 3.1 漿料配制31
• 3.1.1 實驗藥品31
• 3.1.2 實驗流程31
• 3.2 不同厚度刮膜31-32
• 3.2.1 刮膜流程31
• 3.2.2 I-V 測試31-32
• 3.3 不同染料浸漬32-33
• 3.4 測試條件討論33-35
• 第四章 傳感器器件制作及測試35-42
• 4.1 氣敏元件簡介35
• 4.2 器件制作35
• 4.3 氣敏測試35-42
• 4.3.1 測試乙醇?xì)怏w35-38
• 4.3.2 測試丙酮氣體38-40
• 4.3.3 測試二氧化氮氣體40-42
• 第五章 結(jié)論42-43
• 參考文獻(xiàn)43-47
• 作者簡介及攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文47-48
• 致謝48

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