螺旋藻藻膽蛋白的提取及其對(duì)太陽能電池光陽極的敏化研究

【摘要】： 本論文綜述了螺旋藻、藻膽蛋白和染料敏化TiO2太陽能電池的結(jié)構(gòu)、基本原理及其發(fā)展概況,在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了螺旋藻的培養(yǎng)、藻膽蛋白的提取及其對(duì)染料敏化太陽能電池光陽極的敏化作用。 首先采用Z氏培養(yǎng)基對(duì)所購螺旋藻種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大培養(yǎng),觀察了其生長情況,并通過定期監(jiān)測(cè),繪制了生物量-時(shí)間曲線。在此基礎(chǔ)上,探索了以廢水、海水為營養(yǎng)源進(jìn)行混合培養(yǎng)的方法,得到了最佳廢水/海水混合配比,這種方法培養(yǎng)的螺旋藻為藻膽蛋白的大量提取提供了廉價(jià)原料,并凈化了廢水。 主要采用溶脹法提取藻膽蛋白,以正交實(shí)驗(yàn)考察了提取溫度、提取時(shí)間和溶脹加水量這三個(gè)主要因素對(duì)藻膽蛋白提取效果的影響。結(jié)果表明,最佳提取溫度為35℃、提取時(shí)間為6天、加水量為2.868ml/mg干藻。 以鈦酸四正丁酯、乙醇、二乙醇胺、聚乙二醇和去離子水等為原料,采用溶膠-凝膠法在導(dǎo)電玻璃上涂制TiO2薄膜,并用藻膽蛋白使其敏化,制備得到染料敏化TiO2光陽極。通過正交實(shí)驗(yàn),考察了蛋白濃度、敏化溫度和敏化時(shí)間對(duì)藻膽蛋白敏化TiO2薄膜效果的影響。結(jié)果表明,最佳敏化條件為蛋白濃度308.94μg/ml,敏化溫度15℃,敏化時(shí)間40min。其中主要影響因素為蛋白濃度。 在導(dǎo)電玻璃上通過干石墨涂覆法制得了對(duì)電極,以I和KI的飽和乙腈溶液為電解質(zhì),與染料敏化TiO2光陽極組裝成電池,測(cè)試相應(yīng)敏化光陽極和電池的性能,研究光陽極敏化效果對(duì)電池性能的影響,并考察了分別在硝酸鑭和硝酸釓溶液中藻膽蛋白的敏化效果,結(jié)果表明金屬離子的摻雜可明顯提高電池的光電壓。 【關(guān)鍵詞】：螺旋藻 藻膽蛋白 提取 敏化 光陽極 太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及內(nèi)容11-12
• 1.2 螺旋藻12-14
• 1.2.1 螺旋藻的生物特性13
• 1.2.2 螺旋藻主要成分13-14
• 1.2.3 螺旋藻的培養(yǎng)方法14
• 1.3 藻膽蛋白14-17
• 1.3.1 藻膽蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)15
• 1.3.2 藻膽蛋白的提取和純化方法15-16
• 1.3.3 藻膽蛋白的應(yīng)用16-17
• 1.4 染料敏化太陽能電池17-22
• 1.4.1 太陽能電池概述17-18
• 1.4.2 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理18-19
• 1.4.3 影響DSSC 性能的主要因素19-21
• 1.4.4 染料敏化太陽能電池的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第2章 Z 氏法螺旋藻培養(yǎng)23-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品23-24
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品23-24
• 2.2 螺旋藻的Z 氏培養(yǎng)方法24-27
• 2.2.1 Z 氏培養(yǎng)基溶液的配制24-26
• 2.2.2 培養(yǎng)基溶液與培養(yǎng)器的滅菌26
• 2.2.3 接種26
• 2.2.4 光照培養(yǎng)26-27
• 2.2.5 螺旋藻生長量的測(cè)定27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論27-30
• 2.3.1 對(duì)Z 氏培養(yǎng)基制備過程的探討27-28
• 2.3.2 對(duì)螺旋藻光照培養(yǎng)過程的探討28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 廢水-海水混合基螺旋藻培養(yǎng)31-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品31
• 3.2 廢水-海水混合培養(yǎng)方法31-32
• 3.2.1 廢水-海水混合比例的初選方法31-32
• 3.2.2 廢水/海水最佳混合比例的確定方法32
• 3.3 培養(yǎng)基中螺旋藻生物量及基質(zhì)含量的測(cè)定方法32-34
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論34-38
• 3.4.1 廢水-海水混合比例的選取34-36
• 3.4.2 螺旋藻生物量及培養(yǎng)基質(zhì)的含量36-37
• 3.4.3 混合培養(yǎng)基的最佳廢水/海水比例37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 藻膽蛋白的提取39-48
• 4.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品39
• 4.2 藻膽蛋白的提取方法39-40
• 4.3 藻膽蛋白濃度檢測(cè)方法40
• 4.4 藻膽蛋白的大量提取與濃縮40-41
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論41-47
• 4.5.1 藻膽蛋白的濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線41
• 4.5.2 藻膽蛋白提取的影響因素分析41-45
• 4.5.3 藻膽蛋白提取的最佳條件45-46
• 4.5.4 藻膽蛋白的光譜特性46-47
• 4.6 本章小結(jié)47-48
• 第5章 藻膽蛋白對(duì)TiO_2光陽極的敏化48-57
• 5.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品48
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器48
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品48
• 5.2 TiO_2 薄膜光陽極的制備方法48-49
• 5.2.1 Ti02 溶膠-凝膠的制備48-49
• 5.2.2 Ti02 薄膜的拉制與焙燒49
• 5.3 藻膽蛋白對(duì)TiO_2 薄膜光陽極的敏化方法49-50
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-56
• 5.4.1 Ti02 薄膜的制備和表征結(jié)果50-52
• 5.4.2 藻膽蛋白敏化Ti02 薄膜光陽極的影響因素分析52-56
• 5.4.3 藻膽蛋白敏化Ti02 薄膜光陽極的最佳條件56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第6章 染料敏化太陽能電池的制作與性能57-66
• 6.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品57
• 6.2 電解質(zhì)溶液的配制57
• 6.3 對(duì)電極的制作57-58
• 6.4 DSSC 的組裝58
• 6.5 DSSC 的性能檢測(cè)58-59
• 6.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論59-65
• 6.6.1 蛋白上染率對(duì)電池開路電壓和短路電流等參數(shù)的影響59-62
• 6.6.2 藻膽蛋白與菁染料復(fù)合敏化光陽極對(duì)電池性能的影響62-63
• 6.6.3 敏化過程中金屬離子的摻雜對(duì)電池性能的影響63
• 6.6.4 DSSC 的放電性能初探63-65
• 6.7 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果71-72
• 致謝72-73
• 作者簡介73

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