铝颗粒弥散分布纳米孔碳基复合材料对电极染料敏化太阳能电池的光电性能

制备了一种新型铝颗粒弥散分布的纳米孔碳基复合材料,并以此作为对电极的催化层,研究了催化层厚度对该对电极染料敏化太阳能电池(DSC)光电性能的影响以及铝颗粒的作用机制。结果表明:随催化层厚度的增大,纳米孔碳基复合材料对电极DSC的转换效率先增后减,在催化层厚度为44μm时达到最大,为5.15%,比纯碳对电极DSC的增加21.5%;细小铝颗粒弥散分布于复合材料对电极中,起连接碳颗粒的桥梁作用,能够加快外电路电子传输,从而加速电解质还原,使催化层增厚提高催化活性的作用得以充分发挥,并抵消催化层增厚导致的方块电阻的升高效应,最终提升了DSC的转换效率。

TiO_(2)纳米晶空洞光阳极在染料敏化太阳能电池中的光电增效性能研究

以含炭微球作为模板,制备了TiO_(2)纳米晶空洞光阳极用于染料敏化太阳能电池(DSSC),通过调整模板的添加量,实现了空洞数目在光阳极中的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和结构。结果表明:基于TiO_(2)纳米晶空洞的DSSC,在标准太阳光强度(100mW/cm^(2))辐照下,最佳的短路电流密度(J_(sc))可以达到18.31mA/cm^(2),开路电压(V_(oc))为0.701V,填充因子(FF)为0.578,电池效率(PCE)达到7.4%,相比基于TiO_(2)纳米晶的DSSC 4.4%的电池效率,提高了68.18%,其中J_(sc)的显著提高是电池效率提升的主要因素。光散射、电子寿命的分析表明,适当的空洞结构可以增加光阳极对可见光的散射作用,通过可见光在空洞结构中的多次反射使染料能被多次激发产生光生电子,从而提升了光捕获效率和电子寿命,最终实现了DSSC性能的提高。

ZnO/TiO_2复合纳米材料的制备及其在染料敏化太阳电池中的运用

本文在长有ZnO纳米粒子作为"种子层"的FTO基底上用水热合成法制备了取向高度一致的ZnO纳米线阵列,用TiCl4的异丙醇溶液在ZnO纳米线阵列的表面生长了纳米结构的TiO2。利用扫描电子显微镜、能量散射谱、X射线衍射分别表征纳米材料的形貌和结构,用Raman光谱研究了材料的晶格结构特性。染料敏化太阳电池的性能测试表明,与纯ZnO作为光阳极相比,ZnO/TiO2复合纳米材料作为光阳极的器件,开路电压和填充因子都得到了提高。

磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料的合成及其在染料吸附中的应用

以介孔SBA-15为模板,金属硝酸盐作为磁性FeNi合金纳米颗粒前驱物,采用纳米铸造法合成出一系列磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附仪(BET)、电感耦合等离子体质谱仪、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和热重分析仪(TG)等对合成物进行表征.结果发现,试验得到的纳米复合材料具有一致的介孔结构,高含量的磁性FeNi合金纳米晶体(尺寸大约是3~6 nm)均匀分散在石墨介孔碳模型的壁上,此介孔材料具有高的比表面积(360.3~431.9 m2·g^(-1)),大孔体积(0.558~0.718 cm3·g^(-1))和高饱和磁化强度(18.2~42.1 emu·g^(-1)).基于以上特性,研究了材料对于水中染料的吸附性能.结果发现,当染料浓度为50 mg·L^(-1)时,材料对其去除率接近100%,同时在外加磁场存在时,悬浮液可以很好地实现固液分离.因此,磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料在去除废水中的染料方面可以作为高效和可循环使用的吸附剂.

应用于染料敏化太阳电池的TiO2纳米复合电解质材料

研究了以凝胶电解质和无机纳米复合电解质取代液态电解质,在保持体系电导率的同时,增强对溶剂的保持能力,提高DSCs的稳定性。以自由基聚合法制备了聚(4-乙烯基吡啶)作为骨架,通过化学交联制备了具有三维网络结构的凝胶电解质体系,并与TiO2纳米粉末复合制备了有机-无机纳米复合电解质体系。利用FTIR、交流阻抗、差热分析等方法对纳米复合电解质体系进行了分析与表征。制备了纳米复合材料作为电解质的准固态染料敏化太阳电池,并测定了电池的光电性能。结果表明:化学交联法制备的凝胶电解质和纳米复合电解质均具有与液态电解质相当的电导率,而其对电解质溶剂的保持能力相对于液态电解质体系有所提高;复合电解质体系中的TiO2纳米颗粒既可以作为体系的骨架,又提高了体系的热稳定性。以纳米复合电解质制备的DSC光电转换效率达到了3.3%(1cm2有效面积,100mW/cm2光强)。

ZnO基复合材料在染料敏化太阳能电池中的研究

ZnO作为染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极的研究已成为近年来的热点。简要介绍了染料敏化太阳能电池的发展及其结构,ZnO在染料敏化太阳能电池方面应用的优点(如无污染、良好的形貌可控性、电子迁移率大等)和缺点,以及近年来关于ZnO与其他材料复合的制备及应用于染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展,论述了ZnO基复合材料的优点,并分析了该材料研究的发展方向。

染料插层类水滑石纳米复合材料的研究进展

从染料插层类水滑石纳米复合材料的制备方法、染料插层类水滑石粉体材料光热性能的改善及其薄膜/超薄膜体系的物理化学性质等方面,综述了染料插层类水滑石纳米复合材料的研究现状,并展望了此领域未来的发展。

TiO_2纳米晶复合纳米棒染料敏化太阳能电池

通过二次水热法合成锐钛矿TiO_2纳米棒(ANR).采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)等手段对其进行表征.通过调节ANR和锐钛矿纳米颗粒(ANP)的掺杂比例来增加TiO_2纳米晶膜的光捕获效率和电子传输速率,并对比了单层结构(ANR+ANP)和双层结构(ANP/(ANR+ANP))的纳米晶膜光阳极的光电转化性能.在AM1.5、光强100 mW·cm^(-2)的模拟太阳光下测试,染料N719敏化的双层结构太阳能电池光电转化效率达7.3%,比相同条件下单层纯ANP光阳极器件的光电转化效率(6.1%)提高了20%.

二氧化钛纳米管复合薄膜电极制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法合成二氧化钛纳米管,并与二氧化钛纳米颗粒混合作为染料敏化太阳能电池电极材料.当纳米管与纳米颗粒按照1∶1摩尔比混合时,经过500℃烧结1h后,转化成锐钛矿晶型;平均孔体积0.30cm3/g,平均孔径11.42nm,比表面积为105.58m2/g;电极对染料的吸附量达到4.85×10-8mol/cm2;电池的短路光电流密度8.70mA/cm2,开路光电压0.76V,填充因子0.60,光电转化效率3.96%.

新型纳米复合材料根管封闭效果的实验研究

目的 研究新型纳米复合材料用于根管治疗的可行性。方法 将 80颗离体单根管前牙舌面开髓 ,用逐步后退法进行根管预备后 ,随机分为四组 :氢氧化钙类糊剂 (CCQ)加牙胶尖组、新型纳米复合材料加牙胶尖组、新型纳米复合材料糊剂组和对照组 ,分别用 CCQ加牙胶尖、新型纳米复合材料加牙胶尖侧压法充填根管、新型纳米复合材料糊剂加压充填根管 ,对照组不进行根管充填。根管充填后用玻璃离子粘固粉封闭舌面开髓洞型。用透明牙法观察不同实验组染料渗入的深度 ,评价根管充填严密性。结果 新型纳米复合材料加牙胶尖组微渗漏 (0 .39±0 .19)低于 CCQ加牙胶尖组 (0 .6 8± 0 .4 3)和新型纳米复合材料糊剂组 (0 .77± 0 .4 0 ) (P<0 .0 5 ) ,而新型纳米复合材料糊剂组与 CCQ加牙胶尖组无显著性差异 (P>0 .0 5 )。对照组均发生全程染料渗入 (8.4 0± 0 .90 ) ,与其他组有显著性差异 (P<0 .0 5 )。结论 新型纳米复合材料作为根管充填糊剂与牙胶尖联合使用 ,侧压法可达到较好的根管封闭效果 。

高比表面积CuPc/TiO_2纳米管复合材料的制备及其可见光光催化活性

以P25为前驱体,在碱性条件下采用水热法制备了TiO2纳米管(NT),然后通过浸渍法将敏化剂酞菁铜(CuPc)附着于TiO2NT表面,制得可见光响应的CuPc/TiO2NT复合光催化材料,并对其进行了表征,考察了它在可见光下降解罗丹明B的光催化活性.结果表明,在NaOH碱性条件下水热法制备的TiO2NT具有较大的比表面积(362.6m2/g)和高孔容(2.039cm3/g),经0.2%CuPc修饰后,复合材料仍然保持较高的比表面积(244.2m2/g)和孔容(1.024cm3/g),进而提高了CuPc与TiO2界面的光生电荷转移速率,使光生电子-空穴能够在此界面上形成有效分离,从而明显提高了复合材料的光催化活性.在可见光辐照下,0.2%CuPc/TiO2NT复合材料的光催化性能最好,反应180min时,罗丹明B的降解率可达59%,比TiO2NT的提高了3.3倍.

一种新型短波长光吸收纳米复合材料的合成与表征

提出了一种具有包覆共掺杂结构的金属纳米粒子偶氮染料复合物(metallicnanoparticlesazo-dyecompound,简写为MNPADC)纳米复合材料合成的新方法.用透射电子显微镜(TEM)、扫描探针显微镜(SPM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和热重分析仪(TGA)表征了复合材料的物理性能,分析了其吸收蓝移及热稳定性提高的机理.结果表明,该材料在400～450nm蓝紫波段具有良好的吸收强度和热稳定性,可望作为与GaN半导体激光器匹配的新型光记录介质,为短波长光存储材料的合成提供有效途径.

AgNWs/TiO2复合材料用作染料敏化太阳电池透明电极研究

利用银纳米线(Ag NWs)和不同浓度二氧化钛(TiO 2)共混形成稳定杂化墨水,将其在玻璃衬底上制备成透明导电薄膜,用于替代染料太阳敏化电池(DSSC)中造价昂贵的掺氟氧化锡(FTO)电极材料。结果发现,实验中的Ag NWs/TiO 2复合电极的导电性和透光性都较优异,其中最优的复合导电薄膜在550nm波长处透光性达到了89.3%,表面方阻为79Ω/sq。组装成器件后,以N719为染敏剂时,复合电极的光电转化效率达到了2.07%,短路电流Jsc为3.50mA/cm 2,开路电压Voc为0.61V,填充因子为51%,为未来大面积卷对卷生产提供了可能。

MnFe2O4@硅藻土复合材料的制备与染料去除性能研究

印染工业生产中大量染料废水排放进入环境,对水生生物及人类健康造成威胁。为减少染料废水污染,本研究制备了一种MnFe2O4@硅藻土复合材料吸附剂(MnFe2O4@DE),对废水中孔雀石绿(MG)染料具有优良去除效果且制备方法简单。通过多种方法对复合材料结构特性进行分析,研究了其对MG的吸附效果。试验结果表明,MnFe2O4@DE中纳米铁锰颗粒均匀分布在硅藻土表面,其比表面积(112.1m^2/g)及孔体积(0.24cm^3/g)较两种单体材料明显增大。MnFe2O4@DE对MG有较好去除效果,它对MG的最大吸附量为25.70mg/g,分别是硅藻土和MnFe2O4的1.89倍和1.13倍。MnFe2O4@DE对MG的吸附过程是自发、吸热的,符合伪二级动力学和Langmuir模型,且具有很好的再生性能,再生使用4次后仍具有87.56%的去除率。可见,MnFe2O4@DE在染料污染治理领域具有较好的应用潜力。

纤维素氧化锰纳米复合材料制备及染料处理性能研究

纳米氧化锰具有良好的低温催化活性,但纳米粒子在使用过程中容易流失,造成催化活性快速下降。本研究采用纤维素为还原剂和复合材料基体,以高锰酸钾为锰源,在水热条件下制备了纤维素/氧化锰纳米复合材料,研究了制备条件对复合材料的结构与性能的影响规律,以亚甲基蓝为目标污染物测试纳米复合材料在染料废水处理中的性能规律。采用扫描电镜和能谱分析仪等对复合材料的形貌和成分进行了分析。结果表明:通过优化工艺条件,在不添加其他化学试剂的条件下,在120℃条件下采用水热合成法成功制备了含有氧化锰纳米线的复合材料。制备条件温和绿色,所制备的纳米线结构均匀,直径较小,使得产品比表面积和活性较高。所制备的纳米复合材料对亚甲基蓝具有良好的催化降解性能,在中性条件下染料去除率达到96%以上,且在循环4次以后,染料去除率仍在87%以上,表现出良好的循环稳定性。

聚吡咯纳米棒的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

聚吡咯具有优异的导电性能和电催化性能,在光电器件领域有广阔的应用前景。本文以甲基橙(MO)为模板,通过化学浴沉积法在氟掺杂的氧化锡(FTO)导电玻璃上可控制备聚吡咯(PPy)纳米棒,并将其用于染料敏化太阳能电池的对电极材料(DSSC)。采用扫描电子显微镜(SEM)及多种电化学测试方法对不同MO用量下制备的聚吡咯纳米棒进行了表征和电催化性分析。结果表明,当MO与吡咯单体的物质的量比为1∶10时得到的聚吡咯对电极的电荷转移电阻(R_(ct))最小,为6.37Ω·cm~2。聚吡咯对电极组装的染料敏化太阳能电池在模拟AM1.5太阳光标准(100 W/cm~2)的照射下,光-电转换效率最高可达5.00%。

用于染料敏化太阳电池的新型碳纳米管材料

介绍了利用简单有效的电泳沉积工艺制备新型碳纳米管薄膜材料,并应用于染料敏化太阳电池。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段发现,制备的新型碳纳米管薄膜材料直径均匀分布,且形成一种均匀的网状结构,这种均匀的网状结构有利于电子的传输。循环伏安法测试其电化学性能,并且对制备的染料敏化太阳电池的光电性能进行测试。实验结果表明,电泳沉积制备的碳纳米管薄膜具有良好的导电和催化性能,作为对电极组装的染料敏化太阳电池光电转换效率达到6.54%,有希望替代传统的铂对电极。

碳纳米复合对电极染料敏化太阳能电池的电化学性能

在染料敏化太阳能电池(DSCs)碳对电极中添加多壁碳纳米管,制作碳纳米复合对电极。通过循环伏安法研究复合电极中碳纳米管对I3?/I?氧化还原行为的影响。采用电化学阻抗谱表征,比较纳米炭黑、石墨鳞片、碳纳米管、纳米炭黑-纳米碳管复合材料对碳电极/电解质界面的影响。结果表明:添加纳米碳管后,电极的催化还原电位降低,电流密度增大;碳纳米管的加入使电极表面催化活性点增多,碳电极与电解液的界面电势差减少。光伏性能测试表明,添加10%(质量分数)的碳纳米管的DSCs的开路电压提高了17.9%,短路电流提高了24.1%,填充因子提高了14.4%。

Nb2O5包覆对TiO2纳米阵列/上转换发光复合结构柔性染料敏化太阳能电池性能的影响

采用水热法与旋涂法,成功制备出基于钛网基底的TiO2纳米线阵列/Yb-Er-F掺杂TiO2上转换发光纳米粒子(TNWAs/YEF-TiO2-UCNPs)复合结构光阳极,并将其组装成柔性染料敏化太阳能电池(DSSC)。探讨了Yb-Er-F掺杂TiO2上转换发光纳米粒子的光学性能对复合结构DSSC光电转换性能的影响,在此基础上系统研究了不同NbCl5浓度包覆对复合结构形貌和DSSCs性能的影响。结果表明:Yb-Er-F掺杂TiO2上转换发光纳米粒子的引入可以增大光阳极的入射光利用范围,但同时也会增加其内部的电子复合。通过Nb2O5纳米粒子层的包覆可以在半导体/电解液界面形成能量势垒,增加复合阻抗Rrec,抑制电子复合;提高电子收集效率ηec和光生电子寿命τe,进一步增大短路电流和开路电位,最终提高电池的光电转换效率。采用20mmol/L的NbCl5乙醇溶液旋涂制备的Nb2O5@TNWAs/YEF-TiO2-UCNPs复合结构柔性DSSC获得了最佳的光电转换效率(6.89%),比未经包覆的TNWAs/YEF-TiO2-UCNPs复合结构提升了24.3%。