石墨烯復合材料的制備及其在光電轉換中的應用.pdf

1、實現太陽能的高效利用是解決目前環境問題和能源問題的重要途徑。光電轉換利用具有傳輸方便、通用性高、可存儲等特點，是太陽能利用的主要形式之一。2004年首次發現的石墨烯材料具有特殊的納米結構和優異的性能，在環境和能源領域顯示了巨大的應用潛能，石墨烯及其復合材料的出現也為光電轉換技術帶來了新的發展。本論文以氧化石墨烯作為前驅體，采用不同的方法制備石墨烯及其復合物，對產物的結構進行了分析，同時對產物在光電轉換中的應用進行了研究。論文主要內容如下

2、:
　　 1.利用染料敏化太陽能電池(DSSC)結構實現對氧化石墨烯(GO)的可控化原位光電還原。首先對DSSC中的納米TiO2薄膜光陽極的結構進行優化，采用大粒徑和小粒徑ZiO2混合物制備減反層以提高電池對太陽能的吸收，通過將四氯化鈦水解沉積在多孔TiO2薄膜光陽極表面以抑制光生電子的復合，經過以上兩種處理使得電池效率由4.32％增加到5.18％。利用優化后的DSSC結構進行原位光電還原制備石墨烯（RGO），在該結構中以GO薄

3、膜作為對電極，在光照下光生電子從光陽極轉移到對電極后實現對GO的還原。RGO的還原程度依賴于I-/I3-氧化還原電對的還原電位，通過調節還原時間或使用不同的電解質可以得到具有不同禁帶寬度的RGO半導體薄膜材料。
　　 2.以氯鉑酸和氧化石墨烯為原料，利用同步電沉積還原的方法制備了Pt/RGO復合物薄膜電極。原料中氯鉑酸和GO的質量比僅為0.04，通過電沉積過程可以將氯鉑酸和GO分別還原為納米Pt顆粒和RGO。納米Pt顆粒通過Pt

4、(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)與RGO表面的含氧基團成鍵而固定在RGO表面。與相同方法制備的Pt電極相比，Pt/RGO復合物具有更快的電子傳輸速率和更小的電荷傳輸阻力。將復合物作為對電極組裝在染料敏化太陽能電池中，電池的光電轉化效率可達4.85％，與Pt電極電池相比增加了36.2％。
　　 3.采用水熱法制備聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修飾的石墨烯/TiO2復合物，獲得具有高光電性能的石墨烯/TiO2復合物。通過表征發現，PVP與石墨烯之間的非