石墨烯—氧化钨复合薄膜的制备及其光电化学特性研究

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1、万方数据中图分类号Q笪窆：垒UDC544．6硕士学位论文学校代码!Q§3三密级公珏石墨烯一氧化钨复合薄膜的制备及其光电化学特性研究SynthesisandPhotoelectrochemicalPropertiesofTheCompositeFilmofGrapheneandTungstenOxide作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：刘洋冶金工程冶金物理化学化学化工学院李洁教授李文章讲师论文答辩日期—鱼旦堕澎答辩委员会主席中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在

2、导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：日期：趁!坐年』L月』里日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学

3、校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：导师签名：万方数据中南大学硕士学位论文摘要石墨烯一氧化钨复合薄膜的制备及其光电化学特性研究摘要：太阳能的光电转换利用是解决目前较为普遍的能源匮乏及环境污染问题的一条重要途径，因而研究和开发具有光电转换能力的半导体材料是太阳能高效利用的关键。在众多的半导体材料中，氧化钨因性能稳定、成本低廉等优点成为目前最具应用前景的光电转换材料之一，但其光生电子．空穴易复合限制了器件的光电性能。基于此，本研究在导电

4、玻璃基底上负载石墨烯一氧化钨复合薄膜，并以该复合薄膜为底层制备兼具电子快速传输和长光程的双层结构薄膜。从而利用石墨烯良好的电子传输性能对氧化钨进行改性，有效地抑制光生电子．空穴复合，提高氧化钨基材料的光电转化性能。论文主要内容如下：首先采用水溶性高聚物作为桥联剂，通过浸渍提拉法制备还原氧化石墨烯(RGO)一氧化钨复合薄膜(G．WNC)。薄膜组成均匀，氧化钨颗粒为20nnl左右。对于厚度为3．5prn左右的薄膜，复合薄膜光电流为O．96mA／cm2(1．20VVS．Ag／AgCl)，是氧化钨薄膜(WNC)的2．13倍。对含有不同浓度的氧化石墨

5、烯(GO)的前驱体而言，薄膜光电流随前驱体中GO浓度的变化而变化，当GO浓度为0．960mg／mL时光电流提升效果最明显，其光电流为纯氧化钨薄膜的2．07√．立llZlo其次，采用瞬态光电流法和强度调制光电流法研究了薄膜电极光电作用下界面上的电荷转移过程和电荷的传输。研究发现，复合RGO后，光生电子的传输速率获得提高，减小了电子的传输时间，为氧化钨薄膜的47．5％；同时电子的快速传输抑制了电子一空穴的复合，延长了电子一空穴对寿命。在上述研究基础上，为进一步提高薄膜器件的光程和电子传输能力，采用浸渍提拉和水热法制备双层结构薄膜。底层氧化钨复合

6、RGO后，在电位为1．20V(vs．Ag／AgCl)时，双层结构薄膜的光电流提升了53．8％；外加1．00V偏压和355nlTl波长照射时，入射光子光电转换效率(IPCE)从31．33％提升到39．52％。通过紫外一可见漫反射与IPCE联合分析可知，RGO在复合物中的主要作用是抑制电子一空穴复合，促进电子传输。最后，以双层结构薄膜为光阳极，N719为染料组装染料敏化太阳能电池，复合RGO后，电池效率为0．067％，相对纯氧化钨双层结构薄膜提升了60％。图42幅，表8个，参考文献万方数据中南大学硕士学位论文摘要146篇。关键词：氧化钨；还原氧

7、化石墨烯；双层结构薄膜；光阳极分类号：中图—-0649．4UDC一544．6万方数据中南大学硕士学位论文SynthesisandPhotoelectrochemicalPropertiesofTheCompositeFilmofGrapheneandTungstenOxideAbstract：Thephotoelectricconversionofsolarenergyisanimportantwaytosolvetheenvironmentalpollutionandenergyshortage．Thus，researchingandde

8、velopingthesemiconductormaterialsarethekeypointfortheefficientutilizationofsolarenergy．Am