敏化太阳能电池中石墨对电极制备与性能

纳米材料具有特殊的物理化学性能,发展迅速,具有催化功能的纳米石墨材料更是在电催化领域应用广泛。文中以纳米石墨为原料,采用球磨、匀浆、超声-旋转等方法制备廉价的石墨材料替代铂作为敏化太阳能电池(DSC)的对电极,并将其组装成电池进行光电性能测试,探讨了不同制备方法对纳米石墨形貌与光电性能的影响,实验结果表明:用超声-旋转法制备的石墨材料组装的电池性能最佳,与铂对电极组装的电池相比较,在一个标准太阳光下的光电转换效率达到铂对电极DSC的80.3%.     

ZnO纳米棒阵列的两步法制备及其在DSCs中的应用

采用溶胶凝胶法一水热法两步工艺法制备了ZnO纳米棒阵列,研究了溶胶凝胶法制备种晶层的形貌、晶体结构、透光性能和对水热法制备ZnO阵列的遗传性,以及基于ZnO阵列光阳极DSCs的光电性能。实验结果表明：种晶层沿（002）方向择优生长,颗粒大小在50～100nm之间,其透光率随厚度的增加呈下降趋势;基于种晶层生长的ZnO阵列很好的保持了种晶的尺寸大小和结晶取向,沿（002）方向垂直生长。由此阵列作为光阳极构成的DSCs的短路电流（JSC）和填充因子（FF）较低,分别为4．70mAYcm2和0．39,从而使得转换效率（η）只有1．18％,主要原因可能是ZnO与染料的结合太弱以及对染料的吸附量太低。     

化学水浴法制备ZnO阵列及其光伏性能研究

采用溶胶旋转涂覆技术和化学水浴两步工艺法制备了ZnO阵列,研究了种晶层对ZnO阵列的形貌、晶体结构的影响,并考察了所制备的ZnO阵列用作染料敏化太阳电池光电极的光伏性能.结果表明：沿（O02）晶面择优生长的种晶层,可为ZnO阵列的有序生长起到诱导作用,尤其是当种晶层面朝下放置时,ZnO阵列基本保持了种晶的结晶取向和尺寸大小,棒状阵列直径为50100nm.由此阵列作为光电极构成的DSCs的短路电流和填充因子较低,从而使得光电转换效率处于较低水平,主要原因可能是阵列太致密、薄膜厚度小,使得染料的吸附量低所致.     

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。     

染料敏化太阳能电池碳对电极研究进展

综述了染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)结构和对电极作用以及近年来染料敏化太阳能电池对电极材料种类及研究进展.重点介绍了染料敏化太阳能电池碳对电极研究进展,包括碳材料性能,碳材料对电极制作工艺和各种性能参数,以及碳对电极与其他材料对电极相比优缺点.最后提出,由于碳对电极导电性能和催化性能良好,光电效率相对较高,且价格低廉,碳材料制备对电极具有广阔发展前景,已成为目前染料敏化太阳能电池重要研究方向.     

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.     

电化学沉积四氨基酞菁镍敏化纳米TiO2电极

为寻找高效低成本的染料及其在纳米晶体表面新的键合方式,用电化学方法制备了四氨基酞菁镍敏化纳米T iO2电极.用阳极氧化水解法和丝网印刷法制备纳米T iO2电极,以此为工作电极研究了四氨基酞菁镍在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DM SO)中的循环伏安曲线,分析了四氨基酞菁镍的氧化还原电位.用恒电位沉积制备了四氨基酞菁镍敏化纳米T iO2电极,探讨了沉积电位及时间对电极性能的影响.实验结果表明,在1.0V恒电位沉积得到的电极光电性能最好,沉积时间24h电极性能趋于稳定,实验证明以电化学沉积法制备的敏化T iO2电极的光电性能高于自组装法.     

染料敏化太阳能电池电解质的还原电位对开路电压的影响

研究了不同溶剂和不同对电极对I3-的还原电位和染料敏化太阳能电池的开路电压的影响。在I3-/I-的离子浓度和染料敏化TiO2膜性能相同的情况下,能使I3-在较高的电位下就能还原的对电极溶剂有较高的开路电压。相对于Pt对电极,用石墨作对电极时有较高的开路电压,这是由于小电流时I3-/I-在石墨表面的还原反应过电位要比在Pt表面小。     

光阳极结构对染料敏化太阳能电池性能的影响

染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池,通常用钛片做光阳极。用钛网代替钛片制备光阳极可组装成一种新型结构的染料敏化太阳能电池。采用电化学阳极氧化法,在磁力搅拌质量分数025%NH4F+体积分数225%H2O+乙二醇电解液作用下,在钛网和钛片表面制备TiO2纳米管阵列。其中,一组阳极氧化后的试样在具有微米颗粒的溶液中超声震荡。将制得的试样做光阳极组装染料敏化太阳能电池,并测试电池性能。用扫描电镜观察TiO2纳米管阵列。研究结果表明:阳极氧化所制备的TiO2纳米管阵列表面有覆盖层,超声处理可移去覆盖层,试样表面露出高度有序的纳米管阵列便于N719染料的灌入,而有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率。钛网光阳极组装的染料敏化太阳能电池比相同条件下钛片组装的电池,光电转换效率提高了74倍。     

天然染料敏化太阳能电池研究

通过一种莓叶委陵菜（Potentilla fragarioides）提取的植物色素作为材料制作天然敏化电池（DSSCs）。基于染料在紫外-可见光（UV-1900）下测得的吸收光谱与在DSSCs中的光电性能染料敏化太阳能电池（DSSC）的开路电压（Uoc）、短路电流（Isc）以及光电转化效率（η）的影响。基于染料在DSSCs中的光电化学性能表明,莓叶委陵菜的开路电压（VOC）0.60 V,短路光电流密度（JSC）0.81m A cm^-2和光电转化效率（η）0.59%。     

多壁碳纳米管与氧化石墨对活性炭电化学性能影响

以石油焦制得活性炭（AC）作为超级电容器的电极材料,在此AC中分别加入5％多壁碳纳米管（MW-CNTs）或5％氧化石墨（GO）,借助氮吸附分析仪、循环伏安测试（CV）和电化学交流阻抗谱分析（EIS）,比较MW-CNTs与GO对改进AC电化学性能作用影响.实验结果显示：MWCNTs和GO的吸附等温线具有多段特征,而AC呈现含丰富中孔的微孔炭特征.CV测试显示,在低扫描速率下,加入MWCNTs和GO可使响应电流略有增加.EIS揭示加入MWCNTs和GO可提高AC电极的导电性、频率响应和快速充放电性能,同时提高AC电极的的充放电容量.倍率放电性能和1 000次循环测试也表明加入MWCNTs和GO可提高AC电极的放电容量.     

石墨烯的制备及其作为锂离子电池负极的性能

为更好地研究石墨烯作为锂离子电池负极的性能,采用改进的Hummers方法,以天然鳞片石墨为原料,设计正交实验。通过改变插层剂的组成、氧化剂的比例、氧化反应时间、温度等反应参数来优化石墨烯的制备工艺,并通过XRD、FTIR、Raman和电池充放电测试等方法对产物的组成、结构和电化学性能进行表征。结果表明：石墨经氧化后形成了含有C=0、-COOH和C-O-C等官能团的石墨层间化合物;Raman光谱中rGO的积分强度比（ID／IC）比GO明显降低;在74．4mA／g约为0．1C的电流密度下进行电池充放电,rGO负极的首次放电容量为700mAh／g,30次循环电池放电性能稳定,可逆容量为350mAh／g。     

A novel method for preparing platinized counter electrode of nanocrystalline dye-sensitized solar cells

The platinized FTO glass counter electrode was prepared by employing techniques of colloid preparation, Langmuir-Blodgett film and serf-assembly. The present electrode had very low platinum loading, high catalytic activity for iodine/triiodide reduction reaction. Compared with the conventional counter electrodes used in nanocrystalline dye-sensitized solar cells, the present electrode had provided a much higher catalytic performance which was attributed to the structure of platinum nanoclusters distributed homogeneously on the electrode.     

反应条件对水合肼还原氧化石墨烯表面官能团还原效率的影响

石墨烯因具有特殊的纳米结构和优异的性能而成为当前的研究热点.实验综合考虑了氧化石墨烯与水合肼的质量配比、反应时间、反应温度和pH值四个因素,采用四因素三水平正交试验系统研究了反应条件对氧化石墨烯各基团还原效率的影响机制.傅里叶红外光谱和透射电子显微镜的结果表明:通过改变反应条件,氧化石墨烯中的主要官能团如羟基、羰基和环氧基均可得到不同程度的还原.进一步利用FT-IR图谱分析软件,采用基线法计算分析表明:(1)氧化石墨烯与水合肼的质量配比是影响还原程度的最主要因素;(2)还原羧基的最佳条件为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶9、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值7;还原羟基与环氧基的最佳实验条件相同,均为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶8、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值8;(3)可以通过控制反应条件达到采用水合肼选择性还原石墨烯表面羟基、环氧基及羧基的目的.研究结果将为研究化学还原氧化石墨烯机理及制备高性能石墨烯奠定基础.     

自组装纳米Au电极及其对H2O2催化氧化的研究

 研究了纳米粒子-金溶胶在铂金电极表面的单分子层自组装,并探讨了K₃Fe(CN)₆在金溶胶表面的电化学吸附性质;同时,以金溶胶修饰电极为工作电极,铂金电极为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极组成的三电极系统对H₂O₂有良好的催化氧化作用,在1.0×10^-6～1.0×10^-3mol/L的浓度范围内与氧化峰峰电流呈良好的线性关系,为纳米自组装修饰电极在电化学及生物催化反应等方面的应用开辟了新的途径.     

GO/TiO_2复合物的制备、表征及其光催化性能研究

以Ti(OC4H9)4为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了复合氧化石墨(Graphite oxide,GO)二氧化钛粉体(GO/Ti O2),且利用X射线衍射分析(XRD)、比表面积测定(BET)及透射电镜(TEM)等仪器对其进行了初步表征.以罗丹明B(RhB)的光催化实验为探针反应,研究其光催化活性,发现与单纯Ti O2相比,复合纳米粉末的光催化活性有显著的提高.通过粉体的分子荧光光谱(PL)、紫外可见漫反射分析(UV-vis reflection)及电化学性能的测定,发现石墨的引入有助于减少电子的复合效率.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)分光光度法、苯甲酸荧光光度法、超氧化物岐化酶(SOD)和KI分光光度法测定降解过程中的氧化物种,结果表明GO/Ti O2光催化机理涉及到超氧自由基的氧化机理,并未涉及催化剂的空穴氧化.     

石墨烯/纳米纤维素/亚甲基蓝修饰电极的电化学行为研究

采用电化学还原法在玻碳电极上直接制备了石墨烯/亚甲基蓝(GR/MB)﹑石墨烯/纳米纤维素(GR/NCC)﹑石墨烯/纳米纤维素/亚甲基蓝(GR/NCC/MB)修饰电极,研究了不同修饰电极的循环伏安行为.研究表明:相比GR/MB电极,GR/NCC/MB修饰电极对亚甲基蓝的电化学活性要高,氧化还原峰电流值可达4~5倍.其扫速的平方根与峰电流成线性关系.当石墨烯与纳米纤维素的质量比达到1.00∶4.60到1.00∶5.75时电化学活性最高.纳米纤维素和电化学还原的石墨烯通过协同作用增加亚甲基蓝的吸附能力,从而使GR/NCC/MB修饰电极表现出优异的电化学性能.     

An effective amperometric biosensor based on graphene modified gold nanowire arrays for glucose detection

A novel glucose biosensor based on graphene nanosheets （GNs） modified gold nanowire arrays （AuN- WAs） electrode was constructed. Highly ordered gold nanowire arrays were prepared by direct electrodeposition in anodic aluminum oxide templates. GNs were synthe- sized through a public route involving graphite oxidation, exfoliation, and chemical reduction. Field emission scan- ning electron microscope and high-resolution transmission electron microscope were employed to characterize the as- prepared AuNWAs and GNs. Glucose oxidase was immobilized on the surface of GNs-AuNWAs modified electrode via a cross-linking method. The cyclic voltam- metry results showed that the GNs-AuNWAs-based glu- cose biosensors have high catalysis activity to hydrogen peroxide （H2O2） than those modified with GNs or AuN- WAs only. Furthermore, amperometric response was employed to detect glucose concentration owing to its simplicity, high selectivity, and relative low cost. Glucose biosensors based on GNs-AuNWAs showed excellent performance with high sen- sitivity of 40.25 μA cm^-2 （mmol/L）^-1, low detection limit of 0.02 mmol/L, and a linear range from 0.02 to 3 mmol/L.     

石墨电极表面的抗氧化合金保护层

文中提出的熔融体系中石墨电极表面合金化的方法可在电极表面形成一层结构致密并具有良好导电性的抗氧化碳化物合金层,可以有效地降低电极的高温氧化消耗。介绍了该方法的基本工艺过程和合金层的形成机理,研究了熔融体系的组成及各种操作因素对合金层的形成和生长过程的影响,并探讨了合金层的结构组成以及对石墨电极的抗氧化保护作用。