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染料敏化太阳能电池用过渡金属化合物对电极的研究进展被引量：7: 2013年; 由于成本低、制作工艺简单、光电转换效率高,染料敏化太阳能电池被认为是传统太阳能电池最有力的竞争者之一。染料敏化太阳能电池常用的对电极是Pt电极,Pt价格高,储量少,因此寻找一种价格便宜且催化性能较好的材料代替Pt制备对电极是目前的研究热点。过渡金属化合物品种多、制备过程简单、价格低且催化性能好,近年来受到人们的广泛关注,是代替Pt制备染料敏化太阳能电池对电极最好的材料之一。本文综述了染料敏化太阳能电池过渡金属化合物对电极的研究现状,对过渡金属化合物对电极的性能特点及今后研究的重点进行了分析。; 王桂强王德龙况帅禚淑萍; 关键词：对电极过渡金属化合物染料敏化太阳能电池

氮掺杂石墨烯纳米片的制备及其电化学性能被引量：2: 2016年; 以石墨片为原料,在氮气气氛下,通过机械针磨法制备了氮掺杂石墨烯纳米片.扫描电子显微镜和比表面积分析表明机械针磨过程可以有效地将大尺寸石墨片破碎成石墨烯纳米片.在石墨片的破碎过程中,会引起C—C键的破坏.因此,在破坏的边缘位置能够产生碳活性点.这些碳活性点可以与氮反应实现氮元素的掺杂.X射线光电子能谱分析表明碳活性点与氮反应使氮元素掺入石墨烯结构边缘,形成吡咯型氮和吡啶型氮.电化学阻抗谱分析表明所制备的氮掺杂石墨烯纳米片对I_3^-还原反应具有较高的电催化活性,循环伏安与恒流充放电测试表明氮掺杂石墨烯纳米片具有较好的电容性能.较高的比表面积和边缘氮掺杂结构是氮掺杂石墨烯纳米片具有优异电化学性能的主要原因.因此,氮掺杂石墨烯纳米片可以应用于染料敏化太阳能电池对电极和超级电容器电极.; 王桂强侯硕张娟张伟; 关键词：电催化活性电容性能

染料敏化太阳能电池介孔石墨相C_3N_4对电极的制备及电催化性能研究: 2016年; 以氰胺为原料,通过硬模板法制备了介孔石墨相C_3N_4(mg-C_3N_4)。用mg-C_3N_4代替Pt制备染料敏化太阳能电池对电极,并对其电催化性能进行了研究。N2吸附数据表明所制备的mg-C_3N_4具有较高的比表面积(87.4m2/g)和较大孔体积(0.45cm3/g)。电化学阻抗谱分析表明所制备的mg-C_3N_4电极的电荷跃迁电阻为42.5Ω·cm2,证明mg-C_3N_4电极对I3-还原反应具有较高的电催化活性。以mg-C_3N_4电极作为对电极组装染料敏化太阳能电池,在100mW/cm2光照下(AM 1.5),电池的光电转换效率达到3.72%,比无孔石墨相C_3N_4对电极所组装染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高了103%。; 王桂强侯硕年思铭; 关键词：染料敏化太阳能电池对电极光电性能

氮掺杂微孔-介孔多级孔炭材料及其电化学性能被引量：3: 2015年; 以三聚氰胺-甲醛树脂为炭源,以F127为模板剂,采用自组装结合后活化的方法制备具有微孔-介孔多级孔结构的氮掺杂炭材料(NHPC),并对这类材料的电化学性能进行了研究。N_2吸附和TEM分析表明,KOH的活化过程可以在介孔的孔壁上产生微孔,但没有破坏材料原有的介孔结构。电化学分析表明所制备的NHPC对I^-和I_3^-之间的氧化还原反应具有较高的电催化活性,同时也具有优异的电容性能。NHPC所表现的优异电化学性能可归因于氮的掺杂、特殊的多级孔结构及较大的比表面积,这一方面保证了电解质能够在材料多级孔体系中快速传输、同时又能保证材料具有较高的有效表面积。; 张娟王桂强禚淑萍; 关键词：氮掺杂电催化活性电容性能

化学气相沉积法制备石墨烯晶畴的氧气刻蚀现象研究被引量：2: 2017年; 利用化学气相沉积法在抛光铜衬底上制备出六角形石墨烯晶畴,并对石墨烯晶畴进行氧气刻蚀。刻蚀完成后,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察到石墨烯晶畴表面的褶皱被刻蚀成网络状和短线状形貌的刻蚀条纹,并且刻蚀条纹的密度分布差异较大。通过电子背散射衍射测试证明了铜衬底的晶向与褶皱的形貌和密度分布有密切关系,不同的铜衬底晶向会影响褶皱的形貌和密度分布。通过改变刻蚀时间和刻蚀温度,发现刻蚀温度对石墨烯的氧气刻蚀具有更重要的影响,当刻蚀温度高于250℃时,刻蚀速率明显提高。这种氧气刻蚀方法,为观察石墨烯表面褶皱的形态和密度分布提供了一种便捷的途径。; 王彬李成程孟婷婷王桂强; 关键词：石墨烯化学气相沉积褶皱刻蚀

多孔氮化钒(VN)纳米带气凝胶的制备及其电化学性能被引量：4: 2017年; 以NH_4VO_3为原料,通过180℃下水热反应和550℃下NH_3处理制备了多孔氮化钒(VN)纳米带气凝胶,并对多孔VN纳米带气凝胶的电化学性能进行了分析.SEM和TEM分析表明所制备的多孔VN纳米带的宽度为100~400 nm,孔尺寸为10~20 nm.电化学阻抗谱分析表明多孔VN纳米带气凝胶对I3.还原反应具有很高的催化活性,电荷迁跃电阻为1.36Ωcm^2.用多孔VN纳米带气凝胶电极组装的染料敏化太阳电池的光电转换效率为7.05%,与传统的Pt电极电池相近.循环伏安和恒流充放电实验表明多孔VN纳米带气凝胶具有较好的电容性能.当电流密度为0.5 A/g时,多孔VN纳米带气凝胶在2 mol/L KOH溶液中的比电容达到292.2 F/g.因此,所制备的多孔VN纳米带气凝胶可以作为高效的电极材料应用于染料敏化太阳电池对电极和超级电容器电极中.; 王桂强阎超候硕; 关键词：气凝胶电极材料

三个不同穿插的锌配合物的合成、结构和热动力学分析（英文）被引量：3: 2016年; 使用醋酸锌,柔性的1,4-二甲基咪唑丁烷(bib)和三个刚性直链型羧酸混合配体,在溶剂热条件下合成了三个具有不同穿插结构的配合物。并通过元素分析,红外,X射线单晶衍射进行了表征。配合物1是一个具有三种Z字链的四重穿插结构,配合物2是一个特殊的[2+2]型四重穿插结构,配合物3是一个具有双核结构单元的三重穿插结构。通过使用热重分析/微分热重和差示扫描量热(TG/DTG-DSC)技术研究了它们的热分解过程,由热重分析得出特殊的[2+2]型四重穿插结构稳定性最好,四重穿插结构比三重穿插结构稳定。使用Kissinger和Ozawa-Doyle法对配合物骨架坍塌过程进行了计算,得出配合物1-3的表观活化能分别为276.887、318.515、149.310 k J?mol^(-1),可以得出配合物1-3的反应速率关系为3>1>2。从热力学和动力学的角度来说明配合物的结构稳定性。其次,还对配合物1-3的荧光性质进行了表征。; 何甜岳可芬陈三平周春生晏妮; 关键词：配合物穿插热力学动力学

氮/硫共掺杂多孔碳纳米片的制备及其电化学性能被引量：8: 2018年; 二维多孔碳材料能够提供较短的电解质扩散通道和较快的电子传输过程,因此在能量转换和储存装置中表现出优异的电化学性能.近年来的理论和实验研究表明,两元素共掺杂可使二维多孔碳材料的电化学性能得到明显提高.因此,共掺杂二维多孔碳材料的制备成为目前的研究热点之一.本文以甲基橙-FeCl_3复合物为模板引发剂制备了甲基橙掺杂的聚吡咯纳米管,通过对聚吡咯纳米管与KOH混合物(重量比为1:2)在700?C进行热处理,制备了二维石墨烯状氮/硫共掺杂多孔碳纳米片.所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片相互连结,形成了多级孔结构.氮气吸附分析表明多级孔结构包含微孔、介孔和大孔,这使所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片具有较高的比表面积(1744.58 m^2/g)和孔体积(1.01 cm^3/g).共掺杂多孔碳纳米片中的掺杂氮以吡啶氮、吡咯氮和季胺氮形式存在,掺杂硫以噻吩硫和氧化态硫形式存在,二者之间的协同效应能够明显改善碳纳米片表面的浸润性,增加表面电化学活性点.这些特征使所制备的氮/硫共掺杂多孔碳纳米片表现出优异的电化学性能.用氮/硫共掺杂多孔碳纳米片制备的量子点敏化太阳能电池对电极,对多硫电解质再生反应的电催化活性与传统PbS对电极相近,所组装电池的光电转换效率可达到4.30%(100 mW/cm^2).氮/硫共掺杂多孔碳纳米片作为超级电容器电极材料,以6 M (1 M=1 mol/L) KOH为电解质,电流密度为0.4 A/g,比电容达到312.8 F/g.即使电流密度增加到20 A/g,比电容仍达到200.6 F/g,表明其具有较好的倍率性能.; 王桂强刘洁琼董伟楠阎超张伟; 关键词：电化学性能

化学气相沉积法制备的石墨烯晶畴的边缘刻蚀: 2018年; 通过对化学气相沉积法合成的六角形石墨烯晶畴进行H2刻蚀,发现在铜衬底上合成的六角形石墨烯晶畴具有两种与降温过程有关的边缘刻蚀模式,揭示了在化学气相沉积的降温过程中石墨烯晶畴边缘形态的改变。利用原子力显微镜对石墨烯晶畴进行观测,证明了在降温过程中石墨烯晶畴的边缘发生弯曲,并且下沉到铜衬底中。通过改变刻蚀温度对石墨烯晶畴进行H2刻蚀,发现石墨烯晶畴的边缘在降温过程中的形态改变增强了铜衬底对其的保护作用,能够在一定温度范围内避免晶畴边缘发生H2刻蚀,同时,证明了刻蚀温度在石墨烯的H2刻蚀过程中起着非常重要的作用,当刻蚀温度过高,铜衬底对石墨烯晶畴边缘的保护作用减弱,晶畴发生边缘刻蚀现象。本文首次证明了石墨烯晶畴的边缘刻蚀与化学气相沉积的降温过程和刻蚀温度有密切关系,进一步阐明了化学气相沉积法合成的石墨烯的生长和刻蚀机理。; 王彬王宇薇; 关键词：石墨烯化学气相沉积刻蚀

染料敏化太阳能电池掺杂TiO_2纳晶光阳极被引量：7: 2014年; 染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSC)效率高、制作简单、成本低,因此被认为是最有希望的第三代太阳能电池。DSC光阳极的主要作用是吸附染料、传输电子和提供电解质扩散通道,因此对DSC光电性能具有决定性作用。近年来,通过掺杂调控TiO2光阳极的电子特性,从而提高DSC的光电效率受到广泛关注。本文对掺杂TiO2光阳极的研究现状进行了综述,重点分析了非金属元素、过渡金属元素及主族元素的掺杂对TiO2光阳极的能带结构、光吸收特性、染料吸附量、电子传输和界面复合过程以及所组装DSC光电性能的影响,分析了非金属元素共掺杂的协同效应。同时,对稀土元素掺杂TiO2作为光谱转换材料提高DSC光吸收效率和光电转换效率进行了探讨,最后论文对掺杂TiO2光阳极今后的研究重点和研究方向进行了展望。; 王桂强段彦栋张娟林原禚淑萍; 关键词：光阳极掺杂染料敏化太阳能电池光电性能二氧化钛

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国家自然科学基金(21273137)

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