cdsp3htcnt异质结构材料的制备及光电性能研究

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1、北京化工大学硕士研究生学位论文日期：二O一四年五月二十七日北京化工大学学位论文原创性声明一．本人郑霞声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独遗进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文彳<含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出蓖要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完个意识剑本声明的法律结果由本人承担。作者签私：丢盘牟越日期：——五丛红jLL关于论文使用授权的说明’学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知

2、识产权单位属北京化T大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印ft：和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文不属于保密范围，l／l渚龇：冱1逮远导师签名：适用本授权书。日期：厶i丝，色!三日期：2翌也《：弓学位论文数据集中图分类号TB3学科分类号430．5530论文编号1001020140603密级公开学位授予单位代1学位授予单何名10010北京化I：人学码称作者姓名刘恺然学号2011200603获学位专业名称材料科学

3、与I：程获学位专业代码080500课题来源其他研究方向材料学论文题目CdS／P3HT／CNT异质结构材料的制备及光IU性L}jl二qL，-_i：丌：．究关键词太同1能电池，硫化镉，聚3．己基噻吩，碳纳米管论文答辩日期2014．5．27论文类型应川研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称l：作单位学科号K指导教师千峰教授北京化l：人学材料学评阅人l李志林教授北京化，l：人学材料腐蚀与防护评阅人2吉静副教授北京化．I：人!{；乏高分子聚合评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会土席张小岗教授中国人比人学材料学答辩委员l宋怀河教授北京化一

4、人学碳材料答辩委员2刘家祥教授北京化J：人学陶瓷及无机功能材料答辩委员3马兆比副教授北京化’I：人学材料学答辩委员4李敏高．I：北京化．I：人学材料学答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究二．中图分类号在《中国图2．应川研究3．开发研究4．其它”资料分类法》务洵。三．学科分类号在中华人比共利国国家标准(GB／Tl3745．9)《学科分类’j代码》中奄、旬。四．论文编号由单位代码利年份及学号的后四位组成。摘要CdS／P3HT／CNT异质结构材料的制备及光电性能研究有机．无机杂化太阳能电池由于具备优异的性能而受到越来越广泛的关注

5、。聚3．己基噻吩(P3HT)具有良好的可加工性，成本低并且分子结构设计灵活，是一种良好的给体材料；碳纳米管(CNT)是近年来新兴起的一种受体材料，具有特殊的一维结构，在体系中能形成网络增强材料的光电性能；硫化镉(CdS)纳米晶载流子迁移率较高且带隙可调控，同时有利于增大材料对太阳光谱的吸收范围。前人的研究较多集中在P3HT，CNT以及CdS三种材料中的两两复合，而本课题的创新点在于，将三种材料相互复合，使形成的三元异质结构材料具备P3HT，CNT以及CdS的优势，又能弥补P3HT载流子迁移率低，CNT及CdS纳米晶易发生团聚等

6、缺陷。本实验中，首先进行了CNT表面的修饰，依次研究了酸化，酰氯化以及与噻吩．3．乙醇(3TE)单体的接枝的最佳条件，并在最佳条件下在CNT表面引入了可以与P3HT实现共价键连接的噻吩环，以红外光谱及拉曼光谱表征了其结构的转变。其次，本实验使用修饰后的CNT，通过“接出来"的方式使3HT单体直接在CNT生长为P3HT(P3HT-g—CNT)，完成了P3HT与CNT的共价连接，同时，研究了碳纳米管的酸化时间，氧化剂及混合溶剂的配比对接枝过程的影响，并通过改变氧化剂及混合溶剂的配比实现了对P3HT接枝层厚度的控制，并采用TEM，拉

7、曼光谱等方式研究了接枝产物的形貌与结构，同时证明了产物中P3HT与CNT的连接方式的确为共价键。在P3HT-g．CNT的基础上，通过还原法，加入硫源和镉源直接负载了硫化镉纳米颗粒(CdS／P3HT／CNT)，按照硫源及镉源的不同，对四个体系中的产物进行了形貌的研究，其中沉降S+Cd(NO，)2体系具有最佳的形貌，对此体系下三种不同S：Cd：KBH4配比的产物进行了SEM，TEM的形貌研究，表明其粒径分别在为>20nm，10～20nm，10～15nm左右，并且分布较均一，通过拉曼光谱表征了其结构的变化，另外通过XRD证明硫化镉纳

8、米颗粒具有立方闪锌矿结构。最后，对P3HT-g．CNT及CdS／P3HT／CNT进行了光电性能表征，研究了材料的光学性能，电学性能，能级匹配，以及光电转换性能，北京化工大学硕士学位论文另外，P3HT-g—CNT及CdS／P3Hr／CNT为活性层组装了太阳能电池，对电池进行了形