石墨烯类/银（硒）纳米复合物的电化学合成及其光电性质研究

摘要

太阳能电池可以将太阳光直接转换为电能，是材料和能源领域的研究热点。复合纳米材料组装的太阳能电池由于成本低、易加工、性能优异等特点而备受关注。复合纳米材料太阳能电池需要解决的问题是在光电转换效率和稳定性。研究发现，活性层的结构及其与电极的界面接触形式对电池的性能有非常重要的影响。本文通过优化电极修饰材料的形貌和结构，提高光电转换效率和稳定性，获得了满意的结果。
　　1.石墨烯包覆树枝状纳米银复合物的电化学合成及光电化学性质
　　树枝状银纳米材料的表面等离子体共振可以促进其在可见光下的吸收。通过一步电化学合成的方法制备出还原氧化石墨烯(RGO)/树枝状纳米银(AgNDs)复合材料。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪、阻抗分析仪对所得产物进行了表征。测试结果表明，RGO纳米薄膜均匀地包覆具有三维纳米结构的AgNDs。并探讨了影响因素及光电转换机理。在最佳实验条件下，制备出的RGO/AgNDs不但具有良好的光电转换性质，而且具有较强的稳定性。另外，研究发现，该复合材料修饰的电极对过氧化氢有很好的响应，线性范围为0.08 mM～2.65 mM，可以用于过氧化氢的分析测试。
　　2.层状硫化钼包覆树枝状纳米银复合物的电化学合成及光电转换性质
　　为提高材料的光电转换效率，通过便捷的电沉积方法进行原位复合，制备出层状二硫化钼(MoS2)/树枝状纳米银(AgNDs)复合材料。对复合材料的形成机制、光电转换机理及其影响因素进行了讨论。实验结果表明，由于在光电转换过程中MoS2与AgNDs具有协同效应，MoS2能够捕获AgNDs的热电子，同时AgNDs收集MoS2产生的光激电子，充当了“电子池”的作用，抑制了光激电子-空穴对的无效复合，提高了光电转换效率。
　　3.石墨烯量子点包覆硒纳米线复合物的电化学合成及光电转换性质
　　以氧化石墨烯量子点(GQDs)和亚硒酸(H2SeO3)为前驱体、CTAB形成的胶束为模板剂，采用一步电沉积的方法，制备出结构新颖的石墨烯量子点(rGQDs)/硒纳米线(SeNWs)复合材料，通过SEM、TEM、XRD等多种测试结果表明，复合材料是由颗粒状的rGQDs均匀的包覆在三方相SeNWs的表面。光电转换机理研究结果表明，与单独的硒纳米线和石墨烯量子点相比，rGQDs/SeNWs复合物表现出更优越的光电转换性质，该转换性质源自缺电子的rGQDs与富电子的SeNWs存在协同效应。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

§1．1 引言

§1．2 太阳能电池

1．2．1 太阳能电池简介

1．2．2 太阳能电池发展趋势

1．3 本文的提出及主要内容

参考文献

第二章 石墨烯包覆树枝状纳米银复合物的电化学合成及光电化学性质

§2．1 引言

§2．2 实验部分

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 氧化石墨烯(GO)的制备

2．2．3 树枝状纳米银(AgNDs)的制备

2．2．4 RGO／AgNDs复合物的制备

2．2．5 表征与测试

§2．3 结果与讨论

2．3．1 表征结果

2．3．2 光电转换测试

2．3．3 电化学传感器检测双氧水

§2．4 本章小结

参考文献

第三章 层状硫化钼包覆树枝状纳米银复合物的电化学合成及光电转换性质

§3．1 引言

§3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 硫化钼(MoS2)的制备

3．2．3 树枝状纳米银(AgNDs)的制备

3．2．4 MoS2／AgNDs复合物的制备

3．2．5 表征与测试

§3．3 结果与讨论

3．3．1 表征结果

2．3．2 电合成机理及影响因素

3．3．3 光电转换性质及机理

§3．4 本章小结

参考文献

第四章 石墨烯量子点包覆硒纳米线复合物的电化学合成及光电转换性质

§4．1 引言

§4．2 实验部分

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 石墨烯量子点(GQDs)的制备

4．2．3 rGQDs／SeNWs复合物的制备

4．2．4 表征与测试

§4．3 结果与讨论

4．3．1 表征结果及形成机制

4．3．2 光电转换性质及影响因素

§4．4 本章小结

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文：

致谢