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石墨烯修饰TiO2-SnO2混杂光阳极的分子层面结构设计及制备研究

批准号:
21601121
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
19.0 万元
负责人:
杨靖霞
依托单位:
学科分类:
无机功能材料化学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
芮一川、杨晓丹、陈良飞

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项目成果

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中文摘要
基于分子层面对材料进行设计,首次采用单源前驱体制备石墨烯修饰TiO2-SnO2混杂光阳极,材料有望具有高比表面积、结构均匀以及电子快速传输等特性,提升钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性。利用配体中有机官能团络合获得的单源前驱体,可以调整钛醇盐与锡前驱体的水解速度,有效避免溶胶-凝胶法制备中因水解速度不同而造成的分相问题。所制备TiO2-SnO2混杂光阳极的组分比例可以根据所采用的单源前驱体结构进行调整,并通过引入均匀分散的石墨烯,通过其片状结构的相互搭错形成电子快速传输通道,提高光生电子分离速度。采用单源前驱体所制备的石墨烯修饰TiO2-SnO2混杂光阳极在钙钛矿太阳能电池中应用时,其均相结构不仅能降低由于SnO2较低导带边缘和低电流整流特性带来的SnO2-钙钛矿界面的高电子复合,还能减少TiO2表面OH对CH3NH3PbI3有机物的破坏,为制备高转换效率且性能稳定的钙钛矿太阳能电池提供基础。
英文摘要
A kind of photoanode with graphene doped TiO2-SnO2 hybrid structure, which is prepared by using single source precursor (SSP), is promising to have a variety of excellent properties to improve the efficiency and stability of perovskite solar cells, such as high surface area, homogenous structure, fast electronic transfer channel, et al. The SSPs, synthesized by coordination of organic ligands with functional group to metallic precursors, are very efficient for avoiding phase separation by adjusting the hydrolysis rate of titanium alkoxides Ti(OR)4 and the Sn precursor. The component ratio of TiO2-SnO2 hybrid photoanode could be controlled by using SSPs with different structures. Furthermore, graphene are introduced into the TiO2-SnO2 hybrid photoanode to improve the electron separation and transfer speed. As the graphene is of sheet structure, they can connect with each other when graphene is in a suitable concentration, forming a fast path for electron transfer. The graphene doped TiO2-SnO2 hybrid photoanode (prepared by SSP) has several unique advantages for perovskite solar cells, the homogeneous TiO2-SnO2 structure can not only depress the severe charge recombination between SnO2 and perovskite caused by the inherent lower conduction band edge and low current rectification property of SnO2, and can also reduce the decomposition of CH3NH3PbI3 caused by the OH on the TiO2 surface. This research can provide both theoretical and experimental foundation for the fabrication of perovskite solar cells with high efficiency and long stability.
针对复合氧化物(SnO2-TiO2)作为光催化剂及光阳极应用,为了解决复合氧化物在溶胶-凝胶法制备中相分离的问题,借助双管能团配体制备了Sn-Ti的单源前驱体(SSP),有效避免了相分离的问题。在获得了Sn-Ti SSP的结构后,研究了利用Sn-Ti SSP在溶胶-凝胶法中的应用,探明了利用Sn-Ti SSP制备的不同比例的SnO2-TiO2混杂材料的结构和性能,通过应用SnO2-TiO2混杂材料在苯酚和甲基橙的光催化应用,探明了SnO2:TiO2=1:2为最佳比例。将其作为光阳极制备钙钛矿太阳能电池,获得了12%左右的光电转换率,约是传统溶胶-凝胶法制备的SnO2-TiO2混杂光阳极的3倍(4.93%)。虽然石墨烯掺杂在SnO2-TiO2混杂光阳极中的表现并不太好,其在钠离子电子中的应用获得了不错的结果。此外,还利用双管能团配体有效提高了石墨烯在涂料中的分散率,大大提高了涂层的防腐性能。在SnO2-TiO2混杂光阳极的合成中发现光阳极的形貌对钙钛矿太阳能电池的性能影响比较大,还通过调控SnO2/TiO2的形貌获得了高达17%的光电转换效率。将SnO2-TiO2混杂光阳极中调控结构用的表面活性剂及配体应用在CeO2及其复合物的合成中,有效的控制了CeO2及其复合物的形貌,提高了其催化性能。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Plasma treated h-BN nanoflakes as barriers to enhance anticorrosion of acrylic coating on steel
等离子处理 h-BN 纳米片作为屏障,增强钢上丙烯酸涂层的防腐能力
DOI: 10.1016/j.porgcoat.2019.04.040
发表时间: 2019-08
期刊: Progress in Organic Coatings
影响因子: 6.6
作者: [Zou Bingjie, Chang Xijiang, Yang Jingxia, Wang Shuchuan, Xu Jingli, Wang Shirong, Samukawa Seiji, Wang Lidong]
通讯作者: Wang Lidong
Surface modification of CeO2 nanoflakes by low temperature plasma treatment to enhance imine yield: Influences of different plasma atmospheres
低温等离子体处理CeO2纳米片表面改性提高亚胺产率:不同等离子体气氛的影响
DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.05.135
发表时间: 2018-10
期刊: Applied Surface Science
影响因子: 6.7
作者: [Jingxia Yang, Huihui Ding, Zhu Zhu, Qiuhe Wang, Jinjie Wang, Jingli Xu, Xijiang Chang]
通讯作者: Xijiang Chang
Enhanced Dispersion of Graphene in Epoxy-Acrylic Waterborne Anticorrosion Coating: Bifunctional Ligands Linking Graphene to SiO2
增强石墨烯在环氧丙烯酸水性防腐涂料中的分散:连接石墨烯和 SiO2 的双功能配体
DOI: 10.20964/2018.12.79
发表时间: 2018-12-01
期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SCIENCE
影响因子: 1.5
作者: [Guo, Lei, Jing, Lingzhi, Yang, Jingxia]
通讯作者: Yang, Jingxia
Surface oxygen vacancies dominated CeO 2 as efficient catalyst for imine synthesis: Influences of different cerium precursors
表面氧空位占主导地位的CeO 2 作为亚胺合成的有效催化剂:不同铈前驱体的影响
DOI: 10.1016/j.mcat.2017.09.030
发表时间: 2017
期刊: Molecular Catalysis
影响因子: 4.6
作者: [Jingjin Zhang, Jingxia Yang, Jinjie Wang, Huihui Ding, Qianlong Liu, Ulrich Schubert, Yichuan Rui, Jingli Xu]
通讯作者: Jingli Xu
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    化学-光催化耦合还原Cr(VI)及其在金属钝化中循环机制研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      杨靖霞
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金