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纳米 TiO 2 光阳极材料的共掺杂 及光电化学性质的研究

纳米 TiO 2 光阳极材料的共掺杂 及光电化学性质的研究. 报告人：高雅 指导教师：孟舒献 副教授 时间： 2012,07,13. 1. 2. 3. 4. 论文的背景及研究意义. 国内外研究进展. 论文研究内容. 实验进度安排. 概 要. 1. 论文的背景与研究意义. 太阳能电池提出 的时代背景. 能源危机. 环境问题. 只要将地球 0.1% 的表面用转化效率 10% 的太阳能电池覆盖就能满足能量需求 。. 1.1 太阳能电池简介. 1.2 染料敏化太阳能电池工作原理. 。. 2 国内外研究进展 2.1 TiO 2 改性方法.

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纳米 TiO 2 光阳极材料的共掺杂 及光电化学性质的研究

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Presentation Transcript

  1. 纳米TiO2光阳极材料的共掺杂 及光电化学性质的研究 报告人：高雅 指导教师：孟舒献 副教授 时间：2012,07,13

  2. 1 2 3 4 论文的背景及研究意义 国内外研究进展 论文研究内容 实验进度安排 概 要

  3. 1.论文的背景与研究意义 太阳能电池提出 的时代背景 能源危机 环境问题 只要将地球0.1%的表面用转化效率10%的太阳能电池覆盖就能满足能量需求。

  4. 1.1太阳能电池简介

  5. 1.2染料敏化太阳能电池工作原理 。

  6. 2 国内外研究进展2.1 TiO2改性方法 复合结构光阳极 离子掺杂 表面修饰 改善纳米 TiO2多孔薄膜的微观结构；活化 TiO2表面，增大表面粗糙度；但改性效果表征至今仍不完善 在多孔 TiO2薄膜表面利用半导体介质形成能垒， 但是工艺操作复杂 适合的元素或化合物进行适量的掺杂后可以显著增加电池的光电转换效率。

  7. 金属掺杂 掺杂改性 非金属 掺杂 共掺杂 2.2 掺杂改性 • 金属离子的种类主要包括稀土金属离子和过渡金属离子 • 常见的非金属离子掺杂主要有N S P C B等

  8. 2.3目前国内外研究进展2.3.1 单一非金属元素的掺杂 参考文献：[1] Tingli Maetal. Highly efficient dye-sensitized solar cells based on nitrogen-doped titania with excellent stability[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 2011.219：180–187

  9. 2.3.2 单一金属掺杂 参考文献:[2] H. Hafeza etal,Down-converting lanthanide doped TiO2 photoelectrodes for efficiency enhancement of dye-sensitized solar cells [J].Journal of Power Sources ,2011 ,196： 5792–5796

  10. 2.2.3 非金属元素共掺杂 参考文献：[3] Shuming Yang etal. Improved efficiency of dye-sensitized solar cells applied with nanostructured N–F doped TiO 2electrode[J]. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2012 ,73: 911–916

  11. 2.3.4 金属与非金属共掺杂 参考文献：[4] Jingchang Zhang etal, Study on the Performance of Zn,N/TiO2 Anode Film and Co-Sensitization in DSSC [J]. Inorg Organomet Polym ,2011, 21:43–49

  12. 2.3.5N-Fe共掺杂 参考文献：[5]孙涛等，N、Fe共掺杂纳米TiO2的制备和性能[J].材料研究学报 ,2012,26(2):156-162

  13. 3论文研究内容共掺杂 掺杂方法 干法：N2/NH3 法 湿法：溶胶—凝胶法，水热法 掺杂元素 非金属元素：N、S、F 金属元素 ：Fe、Ag、Co、Nb、La 表征方法 XRD , EDS , SEM , UV-vis ,IPCE 等

  14. 3.1近期工作实验方案1

  15. 样品1 N-Fe掺杂能谱图 • Element Element Wt.% Atom % • N K 0.00 0.00 • O K 37.50 64.46 • Ti K 58.38 33.52 • Fe K 4.12 2.03 • Total 100.00 100.00

  16. 样品2 N-Fe掺杂能谱图 Element Element Wt.% Atom % N K 22.34 28.20 O K 36.39 40.21 P K 0.28 0.16 Ti K 23.28 8.59 Fe K 2.78 0.88

  17. 实验方案2 考虑到实验结果的不稳定性可能跟实验方法有关，我同时采用了另一种方案进行掺杂；试图通过4个样品：纯TiO2、N掺杂TiO2 、Fe掺杂TiO2 及N-Fe共掺杂TiO2来构成一组平行实验来考察掺杂效果

  18. 3.2实验存在问题与解决办法 • 实验存在的问题： 1 掺杂后效率没有提高反而降低； 2 光电压没有改变，光电流存在很大程度降低； • 解决办法： 1 用应用在光阳极的方法来制备N/TiO2 2 尝试用其他铁源以其他方式掺入N/TiO2 来制备 Fe-N/TiO2

  19. 4 实验进度安排 • 2012年5月-7月:阅读文献,熟悉实验流程,制定实验方案； • 2012年8月-2012年12月:探讨非金属元素跟过渡金属元素掺杂 • 2013年1月-2013年7月:探讨非金属元素与稀土金属元素共掺杂，以期获得较高的转化效率； • 2013年8月-2014年1月:探讨非金属元素共掺杂； • 2014年2月-2014年5月：探讨与卟啉类染料敏化剂的测试系统，优化测试条件； • 2014年5月-6月:整理数据,撰写论文,完成答辩.

  20. Thank You !

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