氮摻雜碳基對(duì)電極材料的制備及其光伏性能研究.pdf

1、氮摻雜多孔碳具有豐富的氮活性位點(diǎn)、發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)、較高的比表面積和良好的導(dǎo)電性，作為電極材料在染料敏化太陽能電池和超級(jí)電容器方面有良好的應(yīng)用前景。采用合適的碳氮前驅(qū)體合成氮摻雜多孔碳，研究其光伏和電容性能，對(duì)碳基能源材料的應(yīng)用拓展有重要意義。本論文涉及一系列氮摻雜多孔碳及石墨烯的合成及其在染料敏化太陽能電池(DSSCs)和超級(jí)電容器中的電化學(xué)性能研究。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)以石墨烯-三聚氰胺甲醛樹脂復(fù)合物為碳氮源，通

2、過高溫?zé)峤夂蛪A活化處理得到氮摻雜多孔碳。在700℃最優(yōu)活化溫度的條件下，得到的a-NC700具有高達(dá)1302 m2 g-1的比表面積，4.5％的氮含量和適度的石墨化程度。將該材料用于超級(jí)電容器，在1Ag-1放電倍率下，比電容高達(dá)296 F g-1，在功率密度為83～1609 W kg-1時(shí)，電容器件能量密度為5.0～3.5 Wh kg-1。此外，a-NC700對(duì)I3-的還原具有較高的電催化活性，將其應(yīng)用作DSSCs對(duì)電極，能提供6.91

3、％的光伏效率，與同條件下的鉑對(duì)電極的光伏性能(7.10％)相當(dāng)，可用作廉價(jià)高效催化對(duì)電極材料。
　　(2)以石墨烯-聚吡咯復(fù)合物為碳氮源，通過高溫?zé)峤獾玫降獡诫s石墨烯，獲得的氮摻雜石墨烯具有介孔結(jié)構(gòu)及較高的比表面積、較高的氮摻雜量、良好的潤濕性和適度的石墨化程度，因而能提供較高電化學(xué)活性面積、較高的電極/電解液相容性以及良好的導(dǎo)電性。將這類材料用于染料敏化光伏器件能提供6.89％的光電轉(zhuǎn)換效率，與傳統(tǒng)Pt對(duì)電極的光伏效率(7.08