本科生研究发展计划.doc

“本科生研究发展计划”项目成果支撑材料项目编号:1212011702项目名称:BiVQ土改性TiO2电极材料的太阳能发电储氢体化装置的开发研究起止时间:-:李新杰院系专业: 材料科学与工程系2010级高分子材料与。程联系电话:**********电子信箱:haidalixinjie@指导教师:王玮二零一三年五月U!中国海洋大学教务处制表BiVO4改性TiO2电极材料的染料敏化太阳能电池材料的研究李新杰李欣金素月郭伟伟李梦灵王玮(中国海洋大学材料科学与工程研究院)摘要 通过水热法制备了BiVO4以及复合材料BiVO/HCh,对其晶体结构、紫外吸收光谱进行了测试,并分别以TiCh、BiVO4/TiO2为光阳极,以石墨为阴极,组装了简单的染料敏化太阳能电池,进行了电池效率、极化曲线等测试。X射线粉末衍射测试结果表明,合成的BiVCU的为单斜相,复合材料由单斜相BiVO4和锐钛矿型TiCh构成;通过测试紫外可见光吸收光谱可观察到BiVO4fTiO2的吸收峰相对于纯TiO2明显发生了红移。在模拟太阳光的照射下,%,充分说明了BiVCU改性TiCh可有效提高TiCh对太阳光吸收利用率,从而提高太阳能电池效率以及电解水制氢的可能性。关键词水热合成;BiVCU/TiOz;染料敏化太阳能电池;光电性能引言染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池,具有成本低廉、制作简单和环保等优点,是国内外学者的研究热点。染料敏化太阳能电池主要由TiO2工作电池、染料敏化剂、电解质、对电极组成,其工作原理为:当太阳光照射到电池表面时,吸附在二氧化钛光电极 Conductina表面的染料分子受到激发由基态S跃迁到激发态S*,然后将一个电子注入到二氧化钛导带内,此时染料分子自身转变为氧化态S*。注入到二氧化钛层的电子富集到导电基质,并通过外电路流DyeElectrolyteMaximumIvoltageCathodeInterception.・Mediator^1Diffusion向对电极, |U—S。」..…>的染料分子氧化溶液中的电子给 A体(此种在电解质溶液中的电子给 图1染料敏化太阳能工作原理示意图体),自身恢复为还原态,使染料分子得到再生。被氧化的电子给体扩散至对电极,在电极表面被还原,从而完成一个光电化学反应循环。但是由于Ti02的禁带宽度较宽(),仅能利用太阳光谱中的紫外光部分,故使电池的光电转化效率降低,电解水制氢的效率不是很高。有研究发现,将TiCh与禁带宽度小于TiCh的半导体复合式拓宽物质吸收边的一•种有效手段,而BiVO4是一种性能优越的窄带半导体,,在可见光(>420nm)下,具有高的光催化能力。故将BiVOZTiO2复合,有望使TiO?的物质吸收峰红移,提高对太阳谱中可见光的利用率,从而提高太阳能电池的光电转化效率。若将此太阳能电池应用于电解水制氢装置中,则将会提高太阳能电池电解水制氢的效率,成为电解水制氢首当其选的电力。木文主要研究了BiVO4fTiO2复合材料的制备以及作为光阳极对染料敏化太阳能电池效率的影响,为改善染料敏化太阳能电池光电转换性能提供了新的途径。***锡,偏钥酸铉,氢氧化钠,***溶液,TiCh纳米粉体(P25,粒径范围15nm-25nm),ITO导电玻璃(,透光率>90%,方阻21。),蒸馅水,染料N719,12,KI,乙腊溶液,乙二醇溶液。超声波振荡仪(昆山市超声仪器有限公司,KQ3200B型),万用数字电表(山创仪表,A83OL),紫外可见分光光度计(型号UV-3200),X射线衍射仪,电化学工作站,太阳光模拟光源(短弧每;灯/***灯稳流电源,CHF-XM-500W),野天平,水热反应釜,PH指示器,马弗炉,烧杯。***,剧烈搅拌下将两溶液混合形成黄色澄清溶液。,搅拌半个小时后将溶液移置反应釜中,在烘箱中180°CK反应2个小时,冷却至室温,收集沉淀,用蒸馅水和无水乙醇分别洗涤三次,80°C下干燥4小时得到BiVO4产物。***,剧烈搅拌下将两溶液混合形成黄色澄清溶液。,加入(UgTiCh,搅拌半个小时后