论文部分内容阅读
纳米材料因其独特的光电化学性质与良好的生物兼容性，广泛应用于太阳能电池、生物传感、超级电容器和光催化等方面。本文设计和制备了硫化镉量子点/二氧化硅复合物和多壁碳纳米管/二氧化钛复合物，并应用于光电化学传感器检测过氧化氢，以及在染料敏化太阳能电池(DSSC)中作为对电极材料，主要研究内容如下: (1)通过水相合成法制备3-巯基丙酸包裹的CdS量子点。以单分散SiO2纳米球作为量子点的载体，制备出SiO2@CdS复合物，并通过X射线衍射、透射电镜、紫外-可见和荧光光谱对其结构和形貌进行表征。TEM结果表明:CdS量子点均匀包覆在SiO2球上。通过一步水热法制备还原氧化石墨烯-二氧化钛(RGO-P25)复合物，透射电镜表明P25纳米颗粒有效负载在石墨烯片上。以导电玻璃为基底，分别制备ITO/P25/CdS， ITO/P25/SiO2@CdS和ITO/RGO-P25/SiO2@CdS电极。与ITO/P25/CdS电极相比，二氧化硅的加入以及二氧化硅和石墨烯的共同加入，使得电极上电荷转移阻抗由115.47Ω降到98.08Ω直到68.52Ω。其中ITO/1.15％RP/SiO2@CdS电极构建传感器检测过氧化氢溶液，响应电流与H2O2浓度在2.5×10-6M-1.5×10-4M的范围内具有良好的线性关系。 (2)通过刮涂法制备多壁碳纳米管-二氧化钛(MWCNT-TiO2)电极，扫描电镜测试表明引入二氧化钛后多壁碳纳米管与导电玻璃结合力增强。利用电流电压曲线(IV)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和塔菲尔曲线(Tafel)等研究了MWCNT-TiO2和MWCNT制得的对电极和组装后电池的性能。结果显示:当MWCNT∶TiO2（质量比）=2∶1时，电极的阴极电流密度值为2.45mA/cm2大于Pt对电极的2.31 mA/cm2，而电极的导电性略差于Pt电极;组装电池的短路电流密度为15.71 mA/cm2，填充因子为0.68，光电转化效率为7.69％，这与同条件下Pt电极电池的短路电流15.94 mA/cm2，填充因子0.68，光电转化效率7.91％相近。这说明低成本的MWCNT-TiO2材料可以保证电池的良好性能。