Geometry, Electronic Structure, and Related Properties of Dye Sensitizer:3,4-bis[1-(carboxymethyl)-3-indolyl]-1H-pyrrole-2,5-dione

运用密度泛函理论中的杂化泛函B3LYP研究了太阳能电池染料敏化剂3,4-二-[1-(羧甲基)-3-吲哚]-1H-吡咯-2,5-二酮(BIMCOOH)的几何结构、电子结构、极化率和超极化率,并用半经验量子化学方法ZINDO-l和含时密度泛函理论(TDDFT)研究了电子吸收谱．自然键轨道方法的研究结果表明,布居于二酮、吲哚和乙酸基团的自然电荷分别为-0.15e、-0.29e、0.44e．计算的各向同性极化率、极化率各向异性不变量和平均超极化率分别是305.4、188.3、1155.4 a.u.．基于TDDFT的计算结果和实验结果的定性符合指认了在可见和近紫外区的吸收属于∏→∏*跃迁,并且TDDFT的计算结果显示,第9～11个激发态的跃迁与光诱导分子内电荷转移过程有关．对电子结构和紫外-可见吸收谱的分析表明,吲哚基团对光电转换过程的敏化起主要作用,发生于染料敏化剂BIMCOOH和TiO2电极界面之间的电荷转移是由染料分子激发态向半导体导带的电子注入过程．     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的谱学表征与性能研究

用X射线衍射谱分析了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料中的物相。研究了固溶处理和时效处理以及固溶处理加人工时效处理对复合材料组织演变的影响及组织与显微硬度之间的关系。结果表明,经过固溶处理后,共晶相的分解使复合材料的硬度值明显下降。时效处理使得复合材料的硬度逐渐增加并在时效处理16h后出现时效峰值201HV。然而随着时效时间的进一步增加,显微硬度值降低。经固溶处理24h,基体中β相基本溶解,形成过饱和的固溶体,接着时效处理8h,β相以弥散形式析出,从而使得复合材料的显微硬度值提高30%;而固溶处理24h及时效处理24h后,β析出相由细小片状的连续析出相向粗大的层片状非连续析出相过渡,使得复合材料的显微硬度下降到183HV。     

枝状ZnO-TiO2复合纳米棒阵列的制备及表征

采用化学水浴沉积法,在预制晶种层的基底上得到垂直底面生长的有序ZnO纳米棒阵列,再用反应磁控溅射方法,沉积制备ZnO-TiO2复合结构的纳米棒阵列.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备得到的样品进行结构和形貌表征,研究了晶种层、水浴生长液浓度和磁控溅射氧氩比对复合纳米阵列的影响.制备得到了具有TiO2分枝的复合纳米棒阵列,并初步探讨了TiO2分枝的形成机理,为制备基于复合纳米棒阵列的器件提供了条件.     

TiO2纳米棒复合结构光阳极的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

通过水热法制备了垂直于导电基底的金红石纳米棒阵列,首次通过磁控溅射方法制备了一维阵列金红石/锐钛矿核壳结构,并将其应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs).样品结构和形貌分别利用X射线衍射仪、透射电镜、扫描电子显微镜进行表征观察.结果表明,磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更好的形貌和比表面积.光电转换性能测试表明,与单纯水热生长的金红石纳米棒光阳极相比(1.10;),磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更高的光电转换效率(2.85;),光电转换效率提高了将近2.6倍.     

基于直流磁控溅射晶种层的ZnO纳米阵列的制备及性能研究

采用直流反应磁控溅射法制备品种层薄膜,研究O2/Ar气体分压比和退火温度对品种层结构和微观形貌的影响.通过化学水浴沉积,在预制有晶种层的薄膜上制备ZnO纳米阵列结构,研究不同前驱体浓度和预制晶种层对纳米阵列生长的影响.结果表明,当O2/Ar中O2分压减少,薄膜均匀性较差,当Ar分压增加薄膜由于扩散而趋于平整.退火温度增加,晶粒尺寸增大,内应力降低.磁控溅射法预制的晶种层上生长的纳米棒垂直于衬底生长,(002)晶面的衍射峰强最高,说明纳米棒沿c轴择优取向.生长液的浓度对纳米棒的形貌影响显著,随着生长液浓度的升高,ZnO纳米阵列直径增大,顶端趋于平整的六棱柱结构.     

染料敏化太阳能电池用聚苯胺/石墨复合对电极的制备与性能研究

引入一种具有网状结构的导电聚苯胺为催化材料,以导电石墨为填充材料,并对其共混后丝网印刷在FTO导电面上,制备了聚苯胺/石墨复合对电极.主要解决对电极催化活性和导电特性不能有效兼顾,制作工艺复杂的问题.扫描电镜(SEM)结果表示,通过二者简单的共混后,导电聚苯胺的网状结构依然存在,石墨的加入有效填充了聚苯胺之间的空隙,在不影响原来催化活性的基础上增强了对电极的导电性.利用循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)对复合对电极的催化和导电特性进行研究.对该复合对电极组装成的DSSCs进行光电性能测试,结果表明,当石墨的质量分数达到10%时,基于聚苯胺/石墨复合对电极组装成DSSCs的光电转换效率达到了8.5%,为同等条件下传统Pt电极的123%.