碳材料电极在无空穴传输层钙钛矿太阳能电池中的应用进展

目前,在高效率钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)中,金、银等贵金属对电极和昂贵的空穴传输材料已成为标配,导致电池成本较高,严重阻碍了钙钛矿太阳能电池的推广与发展,开发价格低廉的对电极及空穴传输材料迫在眉睫.碳材料具有价格低廉、化学性质稳定、导电性好、空穴提取能力强等优点,近年来以...     

磺酸化CNTs在钙钛矿太阳能电池电极中的应用

为解决钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)中采用贵金属作为对电极(counter electrode,CE)而导致的成本高昂问题,对碳纳米管(CNTs)进行磺酸化处理,并将磺酸化CNTs(s-CNTs)作为对电极材料应用到PSCs中.利用稳态荧光(PL)、电化学阻抗(EI)等方法对...     

以碳化细菌纤维素为碳源制备网状结构碳化硼

以三维网状结构碳化细菌纤维素(CBC)为碳源,采用固相热反应法制备了网状结构的B_4C粉末,并用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)分别对产物的物相、结构与形貌进行了表征;研究了硼碳比例、反应温度及反应时间对B_4C粉末形成的影响。结果表明,以B:CBC=4:1为前驱体,在1 400℃下反应4 h,沿着CBC的三维网络结构制备了网状结构的B_4C粉末,该粉末的晶体结构为斜方六面体,其形貌由等轴纳米粒子构成一种网状结构。本研究采用的碳源CBC能大量快速地制备,同时以其独特的三维网络结构制备网状结构碳化硼,有效避免了纳米颗粒的团聚。     

ZnCl_2/PAN基静电纺多孔碳纳米纤维电极的制备及其电容脱盐性能

采用静电纺丝技术制备ZnCl2/聚丙烯腈(PAN)基复合纳米纤维,经预氧化、碳化和HCl处理制得电容器脱盐用多孔碳纳米纤维(简称PCNF)电极.通过扫描电镜、比表面积、红外光谱及接触角技术研究PCNF的形貌、结构性能.结果表明,ZnCl2对纳米纤维丝具有造孔作用,提高了纤维的比表面积,同时改善了纤维的表面亲水性.循环伏安测试证明该PCNF电极具有较高的双电层电容,将其组装电容器,成功用于盐水淡化,单个循环的脱盐量为8.2mg/g,比纯PAN基碳纳米纤维电极提高了5倍.以PCNF作为电极的电容器脱盐循环稳定性好,有望用于苦咸水及海水的淡化处理.     

多孔碳纤维电极材料的制备及电容去离子性能研究

由于碳纳米纤维比表面积(SSA)较低,在电容去离子(CDI)应用中,其脱盐效率并不理想。该研究采用静电纺丝技术制备了沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)材料与聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维,并通过碳化工艺处理得到多孔碳纳米纤维电极材料。经过优化组分及碳化工艺后,所得碳纤维电极的SSA和孔体积分别高达398.74 m²/g和0.180 cm³/g。在1.2 V和1.6 V电压下,该电极对500 mg/L的NaCl溶液(50 mL)的盐吸附容量分别达21.16 mg/g和39.04 mg/g。此外,电化学测试结果显示,提高碳纳米纤维电极的孔隙率可以在一定程度上提高双电层电容,从而实现更高的离子吸附量和更稳定的储能性能。     

金属有机框架制备染料敏化太阳能电池对电极

为了降低染料敏化太阳能电池对电极的成本,通过碳化旋涂在导电玻璃基底上的金属有机框架薄膜制备纳米多孔碳对电极,采用SEM和EIS分别对多孔碳电极的形貌、结构和电极性能进行表征,并将金属有机框架配合物在不同碳化条件下所得多孔碳电极作为对电极,以方酸敏化Ti O2纳晶薄膜作为工作电极,组装成染料敏化太阳能电池,通过测定电池的J-U数据分析不同多孔碳材料的催化性能.结果表明:控制碳化金属有机框架薄膜条件可以制备结构和形貌可调的多孔碳电极,碳化温度和时间是影响多孔碳电极微结构和光电性能的主要因素,400℃下碳化4 h所得多孔碳对电极组装的方酸敏化太阳能电池的光电转换效率最高,达到1.01%,高于常用的铂电极.     

树脂碳化产物比表面积的影响因素

利用自行合成的五种有机高分子树脂作为碳化预聚体，系统分析了碳化处理条件对制备的树脂碳粉末材料比表面积的影响，同时还分析讨论了树脂的空间结构和元素组成对树脂碳粉末材料比表面积的影响。实验结果表明，碳化处理温度和碳化处理气氛对制备的树脂碳粉末材料比表面积有重要的影响，后者的影响程度大于前者。同时还发现，具有一维线性结构的有机高分子树脂制备的树脂碳粉末材料比表面积都高于相同碳化处理条件下的三维立体结构的有机高分子树脂制备的树脂碳粉末材料。对比分析了树脂中氧、硫、氮等元素对树脂碳粉末材料比表面积的影响规律，其影响程度为Ｓ＞Ｏ＞Ｎ．综合来看，杂原子对树脂碳化产物比表面积的影响大于树脂空间结构效应的影响。     

由电泳沉积ZIF-67薄膜制备高效染料敏化太阳能电池对电极

为了提高碳化ZIF-67薄膜制备的染料敏化太阳能对电极的光电性能,本研究通过碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到多孔碳电极,并进一步在多孔碳电极热分解氯铂酸得到负载铂的多孔碳复合电极。通过光电流-电压曲线、电化学阻抗谱和强度调制光电流谱等的测试,对比单独在FTO导电玻璃基底热分解氯铂酸得到的铂电极和单独碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到的多孔碳电极,研究了负载铂的多孔碳复合电极作为染料敏化太阳能电池对电极的光电性能。与其它两种对电极相比,以负载铂的多孔碳复合电极为对电极的染料敏化太阳能电池光电转换效率最高,因碳化ZIF-67薄膜的多孔电极具有较大的比表面积,能负载足够量的铂,从而提供更多的催化位点,具有更好的催化性能,从而使染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到显著提升。     

MOFs在钙钛矿太阳能电池中的应用

钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cells, PSCs)因其迅速发展的能量转换效率而备受关注.提高PSCs性能特别是稳定性仍是人们研究的热点.金属有机框架(Metal-organic frameworks, MOFs)因其高比表面积的孔隙结构、功能结构可设计性强等优点,被应用在钙钛矿太阳能电池中,表现出优异的性能.总结了MOFs在调控钙钛矿的结晶、钝化缺陷、提高载流子的迁移率和其他功能方面的研究,并提出了目前PSCs研究中MOFs存在的卡脖子问题及可优化的方向,对进一步提高MOFs在增强PSCs器件的效率和稳定性方面的价值具有重要意义.     

酚醛树脂碳化产物作为锂离子电池碳电极材料(Ⅱ)──锂离子电池充放电性能测试

测试分析了酚醛树脂碳化产物组装的锂离子充放电性能．实验结果表明，树脂碳化 产物作为锂离子电池碳电极材料时，其碳化处理温度有一个最佳温度范围，酚醛树脂碳化产物 的最佳温度在７００℃左右；树脂碳化产物的比表面积是影响电池充放电性能的重要因素，碳化 产物的比表面积越大，电池的充放电量就越高，电池充放电量与充放电电流密度成反比．     

金属离子掺杂提升全无机CsPbX_3钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展

钙钛矿太阳能电池具有光电转换效率高、成本低等优势,有望成为新一代光伏技术。然而,钙钛矿材料本身较低的稳定性限制了其商业化应用。因此,提高钙钛矿材料的稳定性对进一步推进钙钛矿太阳能电池的实用化至关重要。综述了金属离子掺杂在全无机钙钛矿太阳能电池的结构、组成及稳定性等方面的进展,重点介绍了以A位和B位金属离子2类典型的离子掺杂稳定全无机钙钛矿太阳能电池的研究工作。最后,提出了金属离子掺杂作为全无机钙钛矿太阳能电池稳定性强化策略所面临的机遇和挑战。     

石墨烯-碳量子点复合材料的电化学性能研究

采用Hummers法和水热法,制备石墨烯和碳量子点溶液作为前驱体,然后通过一步煅烧法制得石墨烯-碳量子点复合材料。借助SEM、UV-Vis、FTIR等手段,对样品的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)及恒流充放电循环测试等,重点考察了样品的电化学性能。结果表明,在石墨烯表面负载碳量子点可增加材料的比表面积并改善其机械性能,由于活性位点的增加,所制石墨烯-碳量子点复合电极具有较好的可逆性及电化学活性;在检测不同浓度双氧水时,复合电极的灵敏度为纯石墨烯电极的1.4倍左右;石墨烯-碳量子点复合材料作为锂离子电池负极使用时,与纯石墨烯材料相比具有更好的循环稳定性,且容量保持率提高了1.67倍。     

不同活化方式制备碳电极材料的电化学性能

以碳化后的中间相沥青为原料,分别采用化学活化和物理-化学联合活化工艺制备了超级电容器用活性炭电极材料,对不同活化方式制备的活性炭电极材料的微晶结构、孔径分布、比电容量、循环伏安和交流阻抗特性进行了比较.实验结果表明:采用物理-化学联合活化工艺制备的活性炭电极材料具有更理想的微晶结构和中孔含量.活性炭电极材料的结构与孔隙分布对电性能有明显影响,采用联合活化方式制备的电极材料具有较高的面积比容量、较好的功率特性及较理想的电容特性.     

基于超级电容器的TiN@CNTF电极制备及性能研究

超级电容器因其独特的性能在便携式、可穿戴电子器件领域有着很大的应用潜力。目前对超级电容器的研究主要集中在对超级电容器电极材料的研究上。碳纳米管纤维具有电导率高、力学性能好、柔韧性高等优点,是超级电容器的理想电极材料。但是,碳纳米管纤维电容量的提升被其较小的比表面积所限制。通过在碳纳米管纤维表面生长三维阵列能够有效提高碳管纤维的比表面积,从而增大电容量。因此,采用水热法,在碳纳米管纤维表面成功生长TiO2纳米阵列,并通过氨气氮化获得了TiN@CNTF电极材料。采用三电极测试TiN@CNTF电极在Na2SO4溶液中的比电容达到215.5mF/cm2,有望作为一种柔性超级电容器的负极材料得到应用。     

铝酸根离子选择性膜电极的研究

分别以两种季铵盐为活性物质 ,以聚乙烯醇 (PVA)和壳聚糖 (CS)的共混物为支撑体制成了铝酸根离子选择性膜电极。测定了不同浓度的铝酸钠溶液 ( 0 1mol/LNaOH)的膜电位及响应时间。实验结果表明 :这两种活性物质对铝酸根离子的响应不太理想 ,而且纯PVA -CS膜与加了活性物质的PVA -CS膜对铝酸根离子的响应非常接近。这说明以PVA -CS膜为膜支撑体不理想 ,还需要另外寻找惰性膜支撑体和合适的活性物质 ,以使制成的膜电极有应用价值     

溶剂退火处理空穴传输层对改善钙钛矿电池性能的研究

近年来,基于CH_3NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)材料的钙钛矿太阳能电池发展迅速。控制钙钛矿电池中每一层的形貌对于提高电池性能的影响至关重要。使用溶剂退火的方法处理空穴传输层(spiro-OMeTAD),使其表面形貌更加平整均匀,从而改善了空穴传输层与金属电极的接触,减小了电阻,更加有利于电子的传输和收集。使用氯仿进行溶剂退火以后,钙钛矿电池光电转化效率从原来的11.3%提高到了13.1%。其中开路电压、短路电流密度、和填充因子均有大幅提高。电池的迟滞现象从原来的8.8%减小到1.5%。经过长时间测试,使用溶剂退火以后的电池稳定性也有明显改善。研究论证了溶剂退火处理空穴传输层对于制备高性能、低迟滞、更稳定的钙钛矿太阳能电池具有至关重要的作用。     

固载葡萄糖氧化酶的壳聚糖/二氧化硅杂化膜的制备及表征

利用生物相容性良好的天然高分子聚合物壳聚糖(CS)与甲基三甲氧基硅烷(MTOS)通过原位溶胶-凝胶法制备壳聚糖/二氧化硅有机无机杂化复合膜,用此膜对葡萄糖氧化酶进行固定,用红外光谱法、扫描电镜法对膜进行了表征.以电沉积普鲁士蓝的玻碳电极和固定化酶膜构建葡萄糖生物传感器,用循环伏安法和记时电流法对固定化酶的效果进行了评价,结果表明,用于研制固定化酶生物传感器时,杂化膜比单纯的壳聚糖膜对底物的响应时间快并能很好地保持酶的活性.     

Research progress in lead-less or lead-free three-dimensional perovskite absorber materials for solar cells

The trend toward lead-free or lead-less perovskite solar cells(PSCs) has attracted increasing attention over the past few years because the toxicity of lead(Pb) is one of the substantial restrictions for large-scale applications. Researchers have investigated the viability of substituting Pb with other elements(group 14 elements, group 2 elements, transition-metal elements, and group 13 and 15 elements) in the three-dimensional(3 D) perovskites by theoretical calculations and experimental explorations. In this paper, recent research progress in Pb-less and Pb-free PSCs on the perovskite compositions, deposition methods, and device structures are summarized and the main problems that hinder the enhancement of device efficiency and stability are discussed in detail. To date, the fully Sn-based PSCs have shown a power conversion efficiency(PCE) of 8.12% and poor device stability. However, lead-less PSCs have shown higher PCE and a better stability. In addition, the introduction of double-perovskite materials also draws researchers' attention. We believe that the engineering of elemental composition, perovskite deposition methods, and interfacial modification are critical for the future development of Pb-less and Pb-free PSCs.     

炭化树脂负载杂多酸催化剂的制备与活性评价

研究了炭化树脂负载杂多酸催化剂的制备方法,利用TPD,SEM等测试方法对催化剂进行了表征,以异丁烷与丁烯的烷基化作为目标反应,测定了催化剂的活性。初步实验表明：该催化剂具有机械强度好,活性组分溶脱量少,能保持基材球状,酸强度大且分布均一等特点,是一种具有较好应用前景的新型负载杂多酸催化剂。