柔性碳纳米纤维膜的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目:柔性碳纳米纤维膜的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用英文论文题目：Preparationofflexiblecarbonnanofibersfilmsanditsapplicationindye-sensitizedsolarcells学科专业：纺织材料与纺织品设计作者姓名：周洋洋指导教师：熊杰完成日期：2016年12月25日渐江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下迸

2、行的研究王作及取得的研究成果。除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人＆经发表或撰写过的巧究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或化书而使用过的材料。与我一罔工作的同志对本巧究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：乏＾；＾５｜＾＾签字日期；２Ｗ年＾月日了７学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权傑留并向围象有关部口或机构送交本论文的复印件和嫌盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝连垄互左堂可（

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论丈。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名；碎］呼签字曰期：年多月曰了７＾Ｉ导师签名：签字曰期：年多月曰Ｊｙ浙江理工大学硕士论文柔性碳纳米纤维膜的制备及其在染料敏化太阳电池中的研究柔性碳纳米纤维膜的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用摘要近年来，由于碳纳米纤维膜(CNFs)具有优异的热稳定性，导电性与耐腐蚀性而被广泛地应用于染料敏化太阳电池(DSSCs)中。然而

4、，由于碳材料本身的脆性限制了其在柔性产品中的应用。因此，为改善这一缺陷，本文以聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸异丙酯(TiP)为前驱体，采用静电纺丝工艺制备了复合纳米纤维膜，然后经过预氧化碳化制备了柔性碳纳米纤维膜TiOx/CNFs，并研究了不同预氧化温度对柔性TiOx/CNFs的拉伸强度、导电性能及柔韧性能的影响。随着预氧化温度的升高，拉伸强度，断裂伸长率及抗弯弹性模量值先增加，达到最大值，然后减小，其最大值在预氧化温度为240°C时出2°C时，TiO现，分别为7.10MPa，3.56%与9.0

5、cN/cm。当预氧化温度低于260x/CNFs膜°C以上时，TiO的方阻值比较接近，都在10Ω/sq左右，而当预氧化温度升高，达到280x/CNFs膜的方阻值快速上升，达到22Ω/sq左右，可见预氧化温度对TiOx/CNFs膜的导电性有非常显著的影响。综合力学性能，柔韧性及导电性能三方面的性能来看，在预氧化温度°C时，柔韧TiO为240x/CNFs膜的性能最佳。为提高柔性CNFs作为对电极的催化活性，用水热法制备了具有电催化性能的CoS颗粒，并通过静电对喷的方法制备了负载CoS的碳纳米纤维膜CNFs-CoS，CoS

6、虽然具备优良的电催化性能，但其导电性不佳，从而使CNFs-CoS的面电阻偏大，这不利于CNFs-CoS电催化性能的提高。因此为提高CNFs-CoS的导电性，在CNFs-CoS的基础上引入纳米Ag颗粒制备负载CoS-Ag的碳纳米纤维膜CNFs-CoS-Ag，改善了其导电性不佳的缺点，同时纳米Ag颗粒本身具备一定的电催化性能，可以与CoS发生协同效应，提高电催化性能。但另一方面由于CoS纳米Ag颗粒的存在，使CNFs-CoS与CNFs-CoS-Ag的力学性能与柔韧性有所下降，但CNFs-CoS与CNFs-CoS-Ag作

7、为对电极仍然具备一定的柔韧性，可以用来制备FDSSCs。以CNFs-CoS与CNFs-CoS-Ag为对电极组装FDSSCs，与以CNFs-CoS为对电极的FDSSCs相比，以CNFs-CoS-Ag为对电极的FDSSCs的光电转换效率已经有了很大提升，因为CoS虽然具备良好的电催化性能，但其导电性不佳，从而使电解质与对电极界面的电荷传输电阻高达15.96Ω，在CNFs-CoS基础上引入纳米Ag颗粒后，改善了CoS导电性不I浙江理工大学硕士论文柔性碳纳米纤维膜的制备及其在染料敏化太阳电池中的研究佳的缺点，使CNFs-C

8、oS-Ag对电极界面与电解质的电荷传输电阻下降至6.17Ω，电荷传递电阻的大小直接关系到电池转换效率的高低，因此以CNFs-CoS-Ag为对电极的FDSSCs的光电转换效率达到1.28%，是以CNFs-CoS为对电极的FDSSCs的1.48倍。而用Pt-FTO替代CNFs-CoS-Ag作为对电极制备的DSSCs，其光电转换效率虽然高于以CNFs-CoS-Ag