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钙钛矿/石墨烯复合薄膜光电极的制备研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TB383
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于复合纳米材料的光电催化领域。对各种薄膜光电极的研究是近年来太阳能电池领域十分重要的研究方向和前沿技术。针对TiO2较宽的能隙决定了其只能吸收紫外光谱,对太阳能的利用率不高的问题,研究石墨烯表面上钙钛矿纳米晶的生长控制,阐明该类复合材料的结构、制备条件与光电催化性能的构效关系;揭示石墨烯与钙钛矿纳米晶复合后,该复合薄膜电极在太阳能电池中的催化活性机理及其优势,取得了若干创新性研究成果,形成了自己的研究特色。 该项目获成果:1.已经在Journal of Power Sources、Journal of Alloys and Compounds、RSC Advances、Applied Surface Science、Scientific Reports等国际著名SCI收录期刊上发表论文20余篇,获他人SCI论文引用35次,EI论文引用44次,包括Chemical Society Reviews、Chemical Reviews等国际顶级SCI期刊论文引用;2.完成河北省自然科学基金和河北省高等学校科学技术研究项目各一项;3.获国家授权相关发明专利5项;4.培养的研究生获硕士学位8人,获2013-2014年度燕山大学优秀硕士论文一篇。上述成果得到国内外同行专家的高度评价和广泛认可,其主要科学发现如下: 1、较系统的研究单层或者薄层(2-10层)石墨烯的制备方法和石墨烯氧化物在还原过程中影响其结构演化及稳定分散的机理,深入开展石墨烯基钙钛矿纳米复合材料的制备研究,重点包括钙钛矿纳米晶尺寸大小和分布的控制,钙钛矿在石墨烯上分散均匀性的提高。在国际上首次报道了LaMnO3/石墨烯复合粉体材料的制备方法,对该复合材料的合成机理、纳米结构、电催化性能与调控因素进行了详细的研究。 2、导电玻璃基底上钙钛矿/石墨烯复合膜的制备与结构调控:制备不同A位、B位掺杂的钙钛矿/石墨烯复合膜,通过对钙钛矿结构的不同A位、B位掺杂实现对复合膜电极的掺杂改性,研究了防止多层钙钛矿/石墨烯复合膜开裂和剥落的关键技术。制备钙钛矿/石墨烯复合膜电极,一方面石墨烯的大比表面积极大地促进有机染料的吸附,提高敏化过程的传质效率,另一方面石墨烯的引入提高了电子的传导以及电子-空穴对的分离效率,从而实现半导体材料对太阳能利用率的提高。在国际上首次报道了LaMnO3/石墨烯复合薄膜的制备方法,研究了该薄膜材料的制备机理、光催化性能及调控因素。 3、通过对掺杂后电子注入和传输的内在机理进行更为深入的研究,设计出更有利于光吸收电子注入和传输的太阳能电池,实现了石墨烯表面上钙钛矿纳米晶的生长控制,解析石墨烯与钙钛矿纳米晶复合后对纳米颗粒分散及其光吸收特性的影响机制,阐明了该类复合材料的结构与其光电转化效率的构效关系。
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