石墨烯基金屬氧化物復(fù)合材料的制備及在能量轉(zhuǎn)化和存儲方面的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來，由于化石燃料的燃燒帶來的能源危機(jī)和全球變暖問題，使得人們將目光開始轉(zhuǎn)向于探索新能源方向上，其中包括新能源的轉(zhuǎn)化，利用和儲存，都是目前研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。太陽能由于其清潔易得的優(yōu)點(diǎn)，獲得了較多的研究報(bào)道，在太陽能的轉(zhuǎn)化中，染料敏化太陽能電池(DSSCs)作為第三代太陽能電池的代表，已成為時(shí)下在太陽能轉(zhuǎn)化方面的熱點(diǎn)。而在新能源利用方面，依然考慮太陽能的各種優(yōu)勢，使得越來越多的科研工作者從事光催化相關(guān)的探索。同時(shí)，在能源存儲方面，由于

2、超級電容器的快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，也使其成為了研究的熱門方向。本論文即通過以SnO2，Co3O4和NiCo2O4納米氧化物材料制備以及其與還原氧化石墨烯(RGO)進(jìn)行復(fù)合作為研究對象，探索了其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池對電極，光催化降解及超級電容器電極的性能。
　　本論文分為四章。第一章緒論部分概述了染料敏化太陽能電池，光催化降解及超級電容器的目前研究狀況。并結(jié)合本論文研究內(nèi)容，對染料敏化太陽能電池對電極材料，光催化降解應(yīng)用和超級電容器

3、電極材料的發(fā)展與前景做了詳細(xì)的敘述。以下為本論文開展的思路。
　　第二章將SnO2納米顆粒分別與RGO和TiO2復(fù)合并應(yīng)用于染料敏化太陽能電池對電極和光催化降解。首先制備了SnO2納米小顆粒，并成功與RGO復(fù)合。研究發(fā)現(xiàn)，相比于純SnO2納米顆粒本身，復(fù)合材料在阻抗、極化、循環(huán)伏安和光伏效率等方面的性能均有較大的提升，可以替代金屬鉑作為DSSC的對電極材料。通過簡易的一步溶劑熱法合成出TiO2納米球/SnO2量子點(diǎn)復(fù)合材料，電鏡顯

4、示，SnO2量子點(diǎn)均勻地附著在球狀TiO2納米顆粒的表面。這種優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得組成復(fù)合材料不同基元的紫外吸收能力產(chǎn)生明顯的差異，復(fù)合材料的光降解性能相比于純TiO2納米球或純SnO2量子點(diǎn)有了極大的提升。
　　第三章分別將二維多孔Co3O4納米片與RGO的復(fù)合材料用作染料敏化太陽能電池對電極和超級電容器電極。通過將RGO復(fù)合入二維多孔Co3O4納米片中，避免了Co3O4的結(jié)構(gòu)劣勢，同時(shí)協(xié)同了RGO與Co3O4的獨(dú)有特性，使得復(fù)合

5、材料的性能相比于純Co3O4和純RGO有了極大的提升，發(fā)揮樣品的潛在性能，為解決類似問題提供可選思路。同時(shí)，考慮二維多孔Co3O4納米片/RGO復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，將其用于超級電容器的電極部分。在相同條件下，測試充放電的表現(xiàn)，復(fù)合材料是純二維多孔Co3O4納米片的三倍儲能能力。在3000次的持續(xù)充放電測試下，所合成的樣品也達(dá)到了很高的超級電容器電極表現(xiàn)。
　　第四章探索了三元金屬氧化物用做對電極的性能表現(xiàn)，并創(chuàng)新性的通過微觀結(jié)

6、構(gòu)可控合成探究形貌對其作為對電極的性能影響。主要價(jià)紹了合成的NiCo2O4納米帶在作為染料敏化太陽能電池對電極的優(yōu)異性能，及通過復(fù)合RGO，所得到的復(fù)合材料在各方面性能的提升，其中，提升最明顯，幅度最大的是循環(huán)穩(wěn)安特性。通過對比樣品形貌，獨(dú)特的復(fù)合結(jié)構(gòu)是性能提升的關(guān)鍵，同時(shí)RGO的協(xié)同作用也使得體系得到了充分的性能發(fā)揮。之后，設(shè)計(jì)并合成三種不同的形貌的NiCo2O4納米材料（納米片，納米棒和納米花），在相同的條件下，測試各項(xiàng)性能，得到了