电沉积-置换法制备Pt/Ti对电极及其对染料敏化太阳能电池性能的提升

采用电沉积-置换法在Ti片上制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极Pt/Ti. 形貌表征结果显示, 与传统热解法制备的Pt/FTO对电极相比, Pt/Ti对电极Ti基底上Pt催化颗粒的粒径和分散性得到显著改善. 光电流-光电压特性曲线测试结果表明, 以Pt/Ti为对电极的DSSC与以Pt/FTO为对电极的DSSC相比, 光电转化效率提高了20.8%. 由于Pt颗粒分散性和粒径的改善所引起的Pt催化性能的提高、 Pt/Ti对电极更低的电阻以及Ti基底更好的反光性能是提升DSSC性能的原因.     

吡啶基酞菁Ru配合物电子结构和光谱性质计算

使用DFT和TD-DFT方法研究配合物[PcRu（RPy）（Py-COOH）]（Pc为酞菁;Py为吡啶;R分别代表COOH,CN,H,Me和OMe）以及它们的单、双电子氧化衍生物的电子结构和吸收光谱,分析表明中性配合物分子要比其氧化态更适合做染料.计算配合物在350 nm处有一个较强的Soret高能吸收带,而在600 nm的Q带吸收相对较弱.这些电子光谱被指认为酞菁环内的π→π^*跃迁和Ru→Py-COOH电荷转移.由于染料是通过轴向吡啶上的羧酸与半导体光阳极相联接,所以配合物的π→π^*跃迁对随后的电子注入没有贡献;加之该类配合物在400～580 nm可见光区无吸收,解释了该类配合物染料敏化太阳能电池光电转换效率低的原因.     

苝酰亚胺接枝纤维素的合成与染料吸附性能

合成了一种新型苝酰亚胺接枝纤维素材料3,通过元素分析、红外、扫描电子显微镜等技术手段证明了其结构。 染料吸附实验表明其对所测试的4种染料分子（橙黄G,亮丽春红,亚甲基蓝和结晶紫）均有较好的吸附能力,吸附容量分别达到1.04、1.21、1.14和0.96 mmol/g。 吸附过程符合拟二阶动力学模型和Langmuir等温方程,吸附过程是自发放热的。 在pH值2~12范围内,聚合物3的吸附性能保持基本稳定。 由吸附实验结果推测,静电作用、氢键和π-π堆积均在吸附过程中有重要作用。     

中位取代苯硼酸的含稠合外环的硼-二吡咯亚甲基染料类单糖荧光探针的合成与性能

以环己烯为起始原料,首先经过两步改进的合成方法制备出2-乙氧羰基-3,4-四亚甲基吡咯,并用过量氢化铝锂将其高温还原得到2-甲基-3,4-四亚甲基吡咯,后者与被保护的4-甲醛基苯硼酸在三氟乙酸的催化作用下发生缩合反应,用2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)氧化并依次用三乙胺和三氟化硼-乙醚处理后,得到一种新型的中位取代苯硼酸的含稠合外环的硼-二吡咯亚甲基类(BDP)染料衍生物。 通过紫外-可见吸收光谱及荧光光谱滴定方法,研究了该染料在特定pH值下对D-果糖、D-半乳糖、D-葡萄糖等3种单糖的响应能力,上述3种单糖与BDP染料衍生物的键合既表现在吸收光谱上,也表现在荧光发射光谱上,并且通过对荧光滴定数据的非线性拟合分析,BDP染料衍生物1与D-果糖、D-半乳糖、D-葡萄糖的结合常数分别为1045、445和130 L/mol。 因此该染料衍生物作为单糖的荧光探针,具有灵敏度高、选择性较好等优点;另外,还初步探讨了该荧光探针的传感机理。     

双包层掺染料聚合物光纤放大器的增益性能分析

双包层聚合物光纤放大器可以减小染料的热漂白,使用速率方程的方法,给出了一个能够全面描述双包层掺染料聚合物光纤放大器增益性能的模型,模型既考虑了染料三重态能级对速率方程的影响,又考虑了双包层结构对泵浦光的影响,可以在稳态的情况下计算放大器的各种增益性能指标.     

新型含有多氰基受体单元的近红外敏化染料的合成及其光伏性能研究

本文分别以三苯胺、二甲基苯胺和吲哚啉单元为电子给体,设计并合成了3个新型D-π-A体系近红外敏化染料分子5C-1、5C-2和5C-3,并对其结构进行了表征,详细研究了在溶液中以及吸附到电极上的吸收光谱.该系列敏化染料在550—850 nm之间具有较强的吸收,尤其5C-3的吸收边带已达到954 nm.当该系列敏化染料吸附到TiO₂上时,吸收边带大幅红移,显示有利于染料捕获长波段区域的太阳光.通过循环伏安法,测定了染料的电化学性质,发现该系列敏化染料的最低未占有轨道(LUMO)能级与TiO₂导带并不匹配,因此选用导带能级更正的SnO₂作为阳极半导体材料进一步测试了该系列染料的光电性能,以发展具有优良性能的长波段响应的近红外敏化剂.     

TiO2纳米花的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热合成技术,以盐酸、去离子水和钛酸丁酯为反应前驱物,在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成TiO2纳米花薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌和结构进行了分析.结果表明在FTO衬底上形成的纳米花是由四方形柱状结构的纳米棒构成的,纳米棒由具有金红石晶型的直径为4~6 nm的几十条单晶纳米线束聚集在一起构成的.研究了以TiO2纳米花薄膜为光阳极制备的染料敏化太阳能电池的光电性能,电池的开路电压、短路电流密度和转换效率均随着反应前驱物中钛酸丁酯的浓度的增加而变小,这是由于纳米花的比表面积随着钛酸丁酯的浓度增加而减少造成的.     

电沉积制备的ZnO薄膜在染料敏化太阳能电池中光电性能的研究

采用阴极电沉积法在导电玻璃基体上制备了ZnO薄膜,研究了工艺条件对ZnO薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的光电性能的影响.通过热分析(TG-DTA),X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜的结构和形貌进行了表征.实验结果表明,电沉积制备的ZnO薄膜为纤锌矿结构,薄膜颗粒均匀,在DSSC中表现出较好的光伏性能.     

ZnO∶(Al,Sm)阻挡层薄膜的制备及其光电性能

采用溶胶凝胶法制备ZnO∶Al,Sm阻挡层薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等对阻挡层薄膜进行了表征,探讨了Al、Sm掺杂量对阻挡层薄膜性能的影响。结果表明:当Al的掺杂摩尔分数为1%、Sm的掺杂摩尔分数为3%时,所制备的阻挡层荧光强度最高,可将部分紫外光下转换为588nm的可见光,拓宽了光谱响应范围;基于ZnO∶1%Al,3%Sm阻挡层的海胆棘壳色素敏化的纳米TiO_2太阳能电池的开路电压为0.73V,短路电流密度为0.68mA/cm~2,转换效率达0.33%,效率比基于ZnO阻挡层的电池提高了约136%。     

玻璃硅烷化处理对罗丹明6G和亚甲基蓝吸附行为的影响

利用六甲基二硅烷胺对平面玻璃光波导(高折射率透明导光薄膜介质)进行硅烷化处理, 得到水接触角大于90°的疏水表面. 然后使用时间分辨光波导分光光谱技术研究水溶液中的罗丹明6G (R6G)和亚甲基蓝(MB)分子在疏水玻璃表面的吸附行为, 并与亲水玻璃条件下测得的结果进行对比. 对利用疏水玻璃光波导测得的R6G的吸附-脱附动力学曲线进行Langmuir拟合得到了R6G的吸附速率常数, 脱附速率常数以及吸附自由能. 并且发现与亲水玻璃情况相比, 吸附速率常数增大, 脱附速率常数减小, 吸附自由能更负. 在疏水玻璃表面形成的R6G和MB吸附层的吸光度与亲水玻璃情况相比显著升高, 表明这两种分子更倾向于吸附在疏水玻璃表面. 实验结果还发现玻璃硅烷化处理能够有效抑制这两种染料分子在表面的聚合反应.