吴欣凯 PPT.ppt

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1、LOGO溶剂热反应法合成CuFeS2纳米晶光电材料学生姓名：吴欣凯指导老师：高延敏目录实验意义与目的聚苯胺的合成与表征CuFeS2的合成与表征后期工作安排实验意义与目的薄膜太阳能电池的种类非晶硅(AmorphusSilicon,a-Si)微晶硅(NanocrystallineSilicon，nc-Si，orMicrocrystallineSilicon，uc-Si)CIS/CIGS(铜铟硒化物)CdTe(碲化铬)GaAsMultijuction(多接面砷化镓)色素敏化染料(Dye-SensitizedSolarCell)有机导电高分子(Organic/polymersolarcells2.1聚

2、苯胺研究目的意义光电性能优良易得便宜简单环境相容性好聚苯胺2.2实验机理与方法聚苯胺的结构与掺杂机理聚苯胺掺杂态的分子结构式较之本征态的分子结构式引入了表征质子化程度的因子(x)如下式：掺杂过程化学氧化聚合法化学氧化聚合是在酸性条件下用氧化剂如(NH4)2S2O4，K2Cr2O7，KIO3等(同时也是催化剂)，制得性质基本相同、电导率高、稳定性好的聚苯胺。其合成反应主要受反应氧化剂的种类及浓度，介质酸的种类、浓度，单体浓度和反应温度，反应时间等因素的影响。本实验是以盐酸为酸性条件，以过硫酸铵为氧化剂合成的。2.3实验过程缓慢滴加7g苯胺，并超声30分钟称量50mL水，配置1mol/L的盐酸溶液

3、加入17.13g过硫酸铵，并搅拌均匀加入滴定管中倒入三口烧瓶，放置在磁力搅拌器上反应1h产物适量盐酸清洗无水乙醇清洗去离子水清洗60℃真空干燥24h掺杂聚合物称量100mL水，配置1mol/L的盐酸溶液称量100mL水，配置1mol/L的盐酸溶液称量100mL水，配置1mol/L的盐酸溶液称量100mL水，配置1mol/L的盐酸溶液称量100mL水，配置1mol/L的盐酸溶液2.4实验结果与讨论聚苯胺的红外光谱图（a）本征态聚苯胺（b）掺杂态聚苯胺本征态与掺杂态聚苯胺红外，TG，XRD，SEM和紫外分析本征态与掺杂态聚苯胺的TG曲线图Temperature/℃本征态与掺杂态聚苯胺的XRD曲线图

4、2θ/°本征聚苯胺与掺杂聚苯胺的UV-可见光吸收谱图Temperature/℃不同温度下产率和导电率的变化曲线温度对聚苯胺光电性能的影响不同反应温度的聚苯胺UV-可见光吸收谱图不同反应时间下产率和导电率的变化曲线时间对聚苯胺光电性能的影响不同反应时间的聚苯胺UV-可见光吸收谱图不同盐酸浓度下产率和导电率的变化曲线盐酸浓度对聚苯胺光电性能的影响不同盐酸浓度的聚苯胺UV-可见光吸收谱图不同过硫酸铵用量下产率和导电率的变化曲线过硫酸铵用量对聚苯胺光电性能的影响不同过硫酸铵用量的聚苯胺UV-可见光吸收谱图2.5结论A.采用化学氧化聚合法合成出了HCl掺杂的聚苯胺导电高分子材料。B.从温度上考虑，研究发

5、现20℃条件下得到的聚苯胺导电率和光吸收效率最好，这主要是因为适宜的温度增大了分子量及分子链长，延长了聚苯胺共轭体系内电子的分子内通道，有利于电子的传输及光的吸收。C.从时间上考虑，结果发现反应5h合成的聚苯胺链长最为适中，得到的聚苯胺导电率和光吸收效率最好。D.从HCl掺杂量研究发现，HCl：苯胺=1:1时获得聚合物导电率和光吸收效率最好。E.从氧化剂用量考虑，研究发现加入过硫酸铵：苯胺=1.0时获得的聚苯胺综合性能最好，这主要是因为氧化剂用量过少时，不利于聚苯胺的掺杂，而过量的氧化剂会进一步氧化主链，破坏主链的共扼结构，阻碍聚苯胺的掺杂。3.1CuFeS2研究目的意义目前，实际应用于太阳能

6、电池的填充材料主要为单晶硅和多晶硅材料，其它材料如Cd、Te、Ga、In或Se等则是有毒元素或储量十分有限。单晶硅材料多晶硅材料不同太阳能电池材料消耗对比情况CuFeS2纳米晶光阳极电极材料较高的光吸收系数合适的禁带宽度材料消耗少元素储量丰富性能稳定成本低无毒3.2实验机理与方法CuFeS2CuFeS2CuCl2+FeSO4+SC(NH2)2→CuFeS2+HCl+CO2+NH3+SO42-合成机理合成主要反应为：2CuCl2+4SC(NH2)2=[(NH2)2CS–SC(NH2)2]Cl2+2[Cu(SC(NH2)2)]Cl（1）（2）[(NH2)2CS–SC(NH2)2]Cl2+NH2CH

7、2CH2NH2=(NH2)2CNHCH2CH2NHC(NH2)2+S22-+2HCl（3）(NH2)2CNHCH2CH2NHC(NH2)2=NH2CH2CH2NH2+2NH2－C≡N+2H+2CuCl2+4SC(NH2)2=[(NH2)2CS–SC(NH2)2]Cl2+2[Cu(SC(NH2)2)]Cl（1）2CuCl2+4SC(NH2)2=[(NH2)2CS–SC(NH2)2]Cl2+2[Cu(