硫化钼层状材料的制备及其光电性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的发展，人类对于能源的需求量日益增加。目前，煤炭、石油、天然气等仍然是主要的能源原料。然而，这些化石燃料的有限性和不可再生性使其在可见的未来中难以持续满足人们对于能源的需求。除此之外，这些化石燃料在使用的过程中大都会排放二氧化碳等污染气体，使得日益严重的环境污染问题雪上加霜。因此，开发新型无污染的清洁能源迫在眉睫。太阳能作为一种优质能源，以其丰富的储量、清洁无污染的优点和较小的地域限制而受到广泛关注，研究开发高效的太阳能电池具有重要的意义和十分广阔的应用前景。太阳能电池是一种在光照作用下，通过适当的材料将电子和空穴分离，从而将太阳能转换为电能的一种设备。通过串并联的组装可以得到大型的太阳能电池板，从而进行并网发电；微型化的太阳能电池也可以直接为小型甚至是微纳器件进行供电，因此具有十分重要的研究意义和实用价值。

近年来，石墨烯的出现极大的拓展了二维材料的应用范围，硫化钼作为一种类石墨烯材料具有优良的形貌结构特性，逐渐成为了科学研究的热点之一。硫化钼随着层数的减少，禁带宽度从~1.2 ev（体材料）逐渐增加至~1.9 ev（单层），并且由间接禁带宽度转变为直接禁带宽度材料，这一特殊的性能使其成为一种极具潜力的太阳能电池材料。因此，制备硫化钼层状材料具有重要的意义和实用价值。同时，硫化钼作为一种类石墨烯材料，具有良好的载流子传输特性，并且随着层数减少而引起的禁带宽度的变化也促使其成为一种较好的太阳能电池材料。在硫化钼材料的制备过程中，少层甚至单层的硫化钼材料的可控制备是研究其各项性能的关键。目前，硫化钼层状材料主要通过对体材料的硫化钼进行剥离（物理法、化学法）或者直接进行气相法制备来获得，化学法制备硫化钼层状材料的报到仍然较少。

本文在拟通过热注入法制备硫化钼层状材料，在此基础上，组装太阳能电池，并对其光电性能进行研究。通过xrd、tem、eds等测试方法对电极的晶型、形貌、尺寸等进行系统表征。并采用uv-vis测试其光学性能，通过、i-v、ipce等对其光电转换效率进行测试，分析不同形貌结构的硫化钼层状材料对太阳能电池性能的影响。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

硫化钼层状的材料制备及表征：采用热注入法制备硫化钼层状材料，研究反应温度和时间对于产物形貌结构的影响，实现硫化钼材料的层数可控制备，并研究其反应机理。在此基础上，通过xrd、tem、eds等测试方法对产物的结构、形貌等进行系统表征。

组装太阳能电池器件：在制备硫化钼层状材料的基础上，组装太阳能电池器件，并通过i-v、ipce等测试方法对其光电转换性能进行测试，分析其形貌结构对其性能的影响。

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的理论知识和专业知识。确定方案，完成开题报告。

第3－7周：探讨不同反应条件对硫化钼形貌结构的影响，制备层数可控的硫化钼层状材料。

第8－11周：对所制备的硫化钼层状材料进行表征，探究反应条件对其结构、形貌的影响。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]liu k-k, zhang w, lee y-h, et al. growth of large-area and highly crystalline mos₂ thin layers on insulating substrates[j]. nano letters, 2012, 12: 1538-1544.

[2]eda g, yamaguchi h, voiry d, et al. photoluminescence from chemically exfoliated mos₂[j]. nano letters, 2011, 11: 5111-5116.

[3]xiang q, yu j, jaroniec m. synergetic effect of mos₂ and graphene as cocatalysts for enhanced photocatalytic h₂ production activity of tio₂ nanoparticles[j]. journal of the american chemical society, 2012, 134: 6575-6578.