水分散二氧化钛纳米粒子在太阳能转化领域的应用研究

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1、分类号：O611.4单位代码：10183研究生学号：2014332059密级：公开水分散二氧化钛纳米吉林大学粒子在硕士学位论文太阳能转水分散二氧化钛纳米粒子在太阳能转化领域的应用研究化领域Theapplicationsofwater-dispersedTiO2nanocrystalsinsolarenergy的应conversion用研究作者姓名：赵越专业：无机化学赵越研究方向：无机固体化学指导教师：庞广生教授吉林培养单位：吉林大学化学学院大学2017年5月水分散二氧化钛纳米粒子在太阳能转化领域的应用研究Theapplicationsofwater-dispersedTiO2nanocrys

2、talsinsolarenergyconversion作者姓名：赵越专业名称：无机化学指导教师：庞广生教授学位类别：理学硕士答辩日期：2017年5月23日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本

3、文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：无机化学论文题目：水分散二氧化钛纳米粒子在太阳能转化领域的应用研

4、究作者签名：指导教师签名：2017年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室（130012）作者联系电话：0431-85168560摘要TiO2具有无味、无毒、挥发性差、热稳定性好、介电常数高、钛源广泛、制备方法多样、简单易行、应用面广等诸多优点，常被用作光催化剂，本论文旨在利用TiO2自身的优良性质将其应用在聚合物/纳米晶杂化太阳能电池及光催化产氢领域实现太阳能的转化。具体来讲，本论文的工作归纳为如下两个方面。第一部分的工作是：将高性能的TiO2作为聚合物/纳米晶杂化太阳电池的阴极界面修饰层，在杂化太阳能电池的领域实现太阳能的转化。

5、TiO2本身具有电子迁移率高，透光性好，能有效的阻挡空穴的优点，因此常被用作阴极界面修饰层。以往传统作为阴极界面修饰层的TiO2纳米晶都是利用Sol-gel法制备的，该方法制备的TiO2结晶性差，所以造成导电性差，同时还对湿度敏感，在高湿度条件下不能使用，所以针对以上的缺点利用我们所制备出来的小尺寸的TiO2纳米晶做为阴极界面修饰层，由于其表面具有大量羟基，成膜后具有超亲水性，退火后结晶性好，所以该器件导电性较之前明显提高，并且抗湿性能也大大提升，通过优化器件得到了5.53%的电池效率，这也是目前所报道的水相操作的聚合物/纳米晶杂化太阳能电池的最高效率。第二部分的工作是：将高性能的TiO2作

6、为光催化剂分解水产氢，在光催化产氢领域实现太阳能的转化。由于TiO2自身的优良性质常被用作光催化剂，但其禁带宽度较宽（3.2eV），因此对可见光利用较少，TiO2吸收能量后产生光生电子和空穴，电子和空穴还会很快复合导致降低光催化效率和产氢效果，基于以上两种原因，为提高材料对太阳能的利用率和产氢效率，常将TiO2进行改性提-高，例如：加入给电子体（EDTA、甲醇、乙醇、乳酸、CN和甲醛）、加入碳酸盐、负载贵金属、掺杂离子、与其它材料复合等方法，本章是利用TiO2分别与氧化石墨烯（GO）和将其还原后得到的石墨烯（G）进行复合，得到TiO2/GO、TiO2/G两类复合材料进行光催产氢性能研究，并对

7、氧化石墨烯和石墨烯进行了产氢对比，并且调节了石墨烯的质量分数，其中是利用还原的石墨烯并且其占TiO2质量的1%时产氢效果最佳。综上所述，我们通过利用自身性质优良的TiO2纳米晶，一方面将其应用在水相操作的聚合物/纳米晶杂化太阳能电池中作为阴极界面修饰层，提高器件导电效率及抗湿性能，优化器件效率，另一方面将其与导电性良好的石墨烯复合制I得复合光产氢催化剂，实现对太阳能的利用和转化，对未来能源和可持续发展贡献绵薄