改性多级介孔二氧化钛纳米材料的制备与太阳能电池性能研究
批准号:
51802166
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
郭恩言
依托单位:
学科分类:
无机非金属能量转换与存储材料
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
马景云、朱志文、杨倩、李康、刘浩、马超群
中文摘要
研发新型可再生清洁能源,特别是太阳能电池已成为全球科学界的当务之急。二氧化钛作为太阳能电池光阳极虽然性能优异,但其光捕获率低和电子-空穴再复合率高,限制了其实用化进程。而改性多级介孔TiO2具有光吸收范围广和电子迁移率高的优点,在提高电池光电性能上具有独特的优势。本项目旨在提高太阳能电池的光电转换效率,采用水热法构筑窄带隙半导体/纳米贵金属/氮掺杂三维分级介孔TiO2材料,实现Z机制材料体系的构建和控制。以SEM、TEM、XRD、XPS和BET等研究材料的晶体形貌、比表面、孔体积和化学键合态等微观形貌。分析材料体系的光学性能,研究增强材料体系光学性能的原理。测试电池的光电化学性能,分析光捕获率、染料吸附量、电子-空穴对分离与电子传输速率对电池光电性能的影响规律,建立与提高光电转换效率相关的模型和影响机制。本研究为太阳能电池光阳极材料的设计和制备提供了新思路,具有重要理论意义和应用价值。
英文摘要
Developing the novel renewable clean energy, especially solar cell has drawn extensive attention. Solar Cells based on titanium dioxide photoanode materials displays execllent performance, However, TiO2 has various drawbacks, such as low light harvesting efficiency and highrecombination rate of photogenerated electrons and holes, which limit its practical process. By contrast, modified hierarchical mesoporous TiO2 nanostructured photoanodes exhibit unique potential in improving photoelectric performance,due to their wide light absorption range and high electron mobility. This project is aimed to improve the photoelectric conversion efficiency of solar cells. To be specific, three-dimensional hierarchical of narrow bandgap semiconductor/noble metal/N doped mesoporous TiO2 nanomaterials are synthesized via a facile hydrothermal route to achieve a controllable Z-mechanism system. The crystal morphology, surface area, pore volume and chemical bond state of the 3D hierarchical TiO2 composites are investigated using SEM, TEM, XRD, XPS and BET. The optical property of the 3D hierarchical TiO2 composites are measured, in order to analyze the enhanced mechanism of the 3D TiO2 composites. The photochemical properties of Solar Cell are tested, for a thorough discussion on synergistic effects between the light harvesting, dye adsorption, charge separation, and electronic transmission rate on the photoelectric performance. Then the model and influence mechanism related to methods of improving photoelectric conversion efficiency will established. The successful implementation of this project will provide a new horizon for the designing and preparation of Solar Cell materials, possessing significant value in both theoretical research and practical application.
项目针对TiO2光电纳米材料面对的光吸收范围窄和光生电子空穴对的复合几率高问题,设计三维多孔异质结构,通过构筑新型Z型异质结构、核壳结构、贵金属沉积和窄带隙半导体复合作为光电纳米催化材料体系。并进一步采用微纳结构调配,功能互补的策略,提升光吸收的响应范围,减小电子空穴对的复合效率,从而显著提升了其光催化能力。利用单组份材料表面的电荷属性,组装发展三维多孔、核壳结构,增加活性位点为催化反应的发生和电子的快速传输和扩散提供了有效的通道,有利于提高光电材料的反应动力学。独特的三维分级结构不仅可以提供更高的比表面积,更高的光生电子空穴对和更多的活性位点位置,并通过其化学键和复合材料间的纳米协同作用,提升电子传导效率,提高TiO2光电纳米材料的光电化学性能和光催化性能。
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
登录
查看更多内容
Engineering of Z-scheme 2D/3D architectures with Bi2MoO6 on TiO2 nanosphere for enhanced photocatalytic 4-nitrophenol degradation
TiO2 纳米球上 Bi2MoO6 的 Z 型 2D/3D 结构工程,用于增强光催化 4-硝基苯酚降解
DOI:
10.1016/j.jtice.2019.09.024
发表时间:
2019-12
期刊:
Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers
影响因子:
5.7
作者:
[Qian Yang, Enyan Guo, Hao Liu, Qifang Lu]
通讯作者:
Qifang Lu
Tailored Synthesis of Coral‐like CoTiO 3 /Co 3 O 4 /TiO 2 Nanobelts with Superior Lithium Storage Capability
具有优异储锂能力的珊瑚状CoTiO 3 /Co 3 O 4 /TiO 2 纳米带的定制合成
DOI:
10.1002/ente.201900774
发表时间:
2020-03
期刊:
Energy Technology
影响因子:
3.8
作者:
[Hao Liu, Xiaona Wu, Enyan Guo, Qifang Lu]
通讯作者:
Qifang Lu
Vertically aligned ZnCo2O4 nanoplates on Ti3C2 for high-efficiency hybrid supercapacitors
Ti3C2 上垂直排列的 ZnCo2O4 纳米板用于高效混合超级电容器
DOI:
10.1039/d1nj05585b
发表时间:
--
期刊:
New Journal of Chemistry
影响因子:
3.3
作者:
[Hao Wang, Yu Zhang, Enyan Guo, Chengge Hu, Qifang Lu, Mingzhi Wei, Jingyun Ma, Conghui Si]
通讯作者:
Conghui Si
Tailored Synthesis of Pt-Nanoparticle-Modified Mesoporous TiO2 Popcorn-Like Nanostructures for Photocatalytic Applications
用于光催化应用的 Pt 纳米颗粒改性介孔 TiO2 爆米花状纳米结构的定制合成
DOI:
10.1002/slct.201902152
发表时间:
2019
期刊:
ChemistrySelect
影响因子:
2.1
作者:
[Yang Qian, Guo Enyan, Sun Ke, Zhang Xuetao, Liu Hao, Lu Qifang]
通讯作者:
Lu Qifang
Hierarchical CoTiO3@NiO core-shell sub-microbelts as direct Z-scheme photocatalyst for efficient visible-light-driven tetracycline degradation
分层CoTiO3@NiO核壳亚微带作为直接Z型光催化剂,用于高效可见光驱动的四环素降解
DOI:
10.1016/j.apsusc.2020.148892
发表时间:
2021-02-07
期刊:
APPLIED SURFACE SCIENCE
影响因子:
6.7
作者:
[Yang,Qian, Guo,Enyan, Li,Qiubo]
通讯作者:
Li,Qiubo
多元Bi2MoxW1-xO6光电阳极微结构构筑及其光电催化性能研究
-
批准号:52472216
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:48.00万元
-
批准年份:2024
-
负责人:郭恩言
-
依托单位:
国内基金
海外基金