石墨烯含量对铁酸铋薄膜光伏性能的影响开题报告

 2021-08-14 03:00:30

1. 研究目的与意义(文献综述)

改革开放三十年以来,中国的经济发展一直保持着强劲的势头。煤炭、火力发电、冶金、有色金属、水泥、建材、造纸、石化、化工等高耗能、高污染行业是支持中国经济高速度增长的主要动力。然而,这种以牺牲资源和环境为代价的粗放型经济发展模式,造成了当今社会巨大的环境和资源问题。中国经济若想保持长期稳定的发展,必须要建立与经济发展相适应、无害环境的能源供应体系和消费模式。因此,研究如何有效开发利用新能源以及如何平衡资源开发和环境保护以确保人民生活的基本利益,是亟待解决的问题。

太阳能作为一种重要的清洁能源,在破解化石能源困局、转变传统能源发展方式过程中发挥着重要的作用。传统光催化的目的是利用自然界最丰富的能源--太阳能来实现能源的转化、利用与储存、环境净化以及光化合反应等。近几年伴随多铁性材料的研究热浪,铁酸铋(bifeo3,bfo)纳米材料以其比较窄的禁带宽度(约为2.2ev)、良好的光伏特性及稳定的晶体结构等优异性能引起了研究者们的重视。铁酸铋作为目前发现的唯一一种在室温下同时具有铁电性与反铁磁性的多铁材料,在铁电磁存储器,磁控光学调制器,铁电磁子传感器、集成光学以及驱动器等领域有着广泛应用前景。与其他半导体相比,其显著特点在于:光伏电压不受晶体禁带宽度(eg)的限制,可比eg高2~4个数量级,达103~105v/cm,且尤为特别的是其光伏特性可以通过电场进行调控。

虽然铁酸铋陶瓷材料的研究已较为成熟,但是目前一般工艺制备出的铁酸铋薄膜材料漏电流大,电滞回线不饱和等缺陷制约着薄膜的实际应用。现阶段,铁酸铋光伏效率的提高主要集中在铁酸铋材料的低维化,纳米化以及与其它材料进行复合。

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2. 研究的基本内容与方案

[1]制备前驱液

(1)由于bi原子熔点较低,在退火过程中容易挥发,因此为了补充bi原子挥发造成的损失,在配置溶液时,将硝酸铁与硝酸铋的初始比例设定为1:1.05,期望可以准确的得到fe:bi=1:1的薄膜(由于硝酸铁容易在空气中潮解,所以称取过程中必须迅速)将硝酸铁和硝酸链分别溶于分析纯乙酸,加入适当乙二醇做稳定剂"室温下强烈搅拌至澄清透明溶液。(溶解于乙二醇甲醚中,然后加入适量的乙酸酐搅拌并脱水,最后采用乙二醇甲醚定容。)

(2)将上述硝酸铁,硝酸铋的溶液混合,缓慢加入适量乙二醇调节溶液摩尔浓度至0.20mol/l-0.25mol/l,继续室温下搅拌30-60分钟,得到棕红色澄清透明溶液。配制好的溶液经过滤,装瓶,静置陈化24小时后等待镀膜。

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3. 研究计划与安排

第1—2周:查阅相关文献资料,翻译英文文献;

第3—5周:整理资料,在任务书的基础上,设计研究方案,确定切实可行的实验技术路线,了解相关的结构和性能的测试方法;撰写开题报告,开题答辩;

第6—10周:完成石墨烯改性铁酸铋薄膜的制备;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]yongshengfuandxinwang.magneticallyseparableznfe2o4graphenecatalystanditshighphotocatalyticperformanceundervisiblelightirradiation.ind.eng.chem.res.2011,50,7210–7218;

[2]yunhaung,akihideiwase.reducinggrapheneoxideonavisible-lightbivo4photocatalystforanenhancedphotoelectrochemicalwatersplitting.j.phys.chem.lett.2010,1,2607–2612;

[3]hongliu,yunsu,zhenchen.graphenesheetsgraftedthree-dimensionalbiobr0.2i0.8microsphereswithexcellentphotocatalyticactivityundervisiblelight.journalofhazardousmaterials266(2014)75–83;

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