石墨烯TIO2复合物在DSSC中的应用开题报告

1. 研究目的与意义

随着人类社会的不断发展，地球内蕴藏的各种能源，如石油、天然气等，在人类过度的开采和使用下，已经不断的减少。近年来，随着人们环保意识的加强，世界上发达国家在积极研发以清洁的可再生能源来取代矿物燃烧发电，以减少燃烧所产生的污染问题。代替的能源主要包括太阳能、风能、地热及生物能等。其中，太阳能可以说是取之不尽、用之不竭的，所以太阳能电池得到很好的发展。

二氧化钛，分子式：TiO₂，TiO₂具有稳定的化学性质、催化活性高、制造简单、不会引起二次污染等优点。石墨烯是在近百年年发现的，是一种新型二维平面的单原子厚度碳纳米材料，室温电子迁移速率就有约15.00cm²V^-1s^-1,拉伸强度和弹性模量分别为130GPa和1TPa。在光催化领域，石墨烯基复合材料由于其独特的二维、面结构以及优异的导电性能可以提升半导体光电催化性能。

2. 课题关键问题和重难点

石墨掺杂二氧化钛粗品经样品溶解、高压高温、冷却、干燥五步完成结晶。

1、本研究存在问题主要包括：

（1）石墨烯掺杂二氧化钛的考虑：石墨烯掺杂的量，石墨烯的掺杂浓度和纯度，以及石墨烯掺杂的方式。

3. 国内外研究现状（文献综述）

染料敏化太阳电池主要模拟植物光合作用，是一种高效、新型、低成本的光电池。它是继多晶硅和薄膜太阳能电池之后的第三代太阳能电池产品。以廉价的纳米二氧化钛和光敏染料为主要原料的电池，将太阳能转换为电能。相对传统太阳能电池，它的特色在于操作容易、设备廉价，便宜的原料和无场地限制。生产消耗仅为硅太阳能电池的1/10~1/5。该电池使用的纳米二氧化钛、n719染料、电解质等材料价格廉价，制造时对环境无污染，同时，它的工作环境即使在比较弱的光线照射也能进行。

染料敏化太阳能电池主要特色是：原物料充足、成本便宜、工艺含量不高，能够大面积量产，他在生产过程中无毒，对环境危害小，有些原料能够重复利用，体现了人们对于自然的尊重，自从1991年瑞士洛桑高工领导的研究小组在该技术上取得突破以来，发达国家投入大量资金对其研究开发^[1]。

文献报道的二氧化钛的合成方法可以分为：溶胶-凝胶法、沉淀法和水解法。

4. 研究方案

1.方案顺序

a.首先用水热合成法制备出二氧化钛粉末;

b.用同样方法加入氧化石墨烯，水热合成出石墨烯/二氧化钛复合材料;

5. 工作计划

1、2022.12.14~2022.12.31完成开题报告及文献翻译初稿根据毕业设计的课题石墨烯/二氧化钛复合物在染料敏化太阳能电池中的应用，查阅专业书籍及中外数据库文献、专利等相关资料，按期撰写任务书及开题报告，并翻译一篇外文文献。

2、2022.01.01~2022.02.11 进行国内外相关文献调研，完成综述部分认真研读相关领域的文献资料，完成文献综述。

总结不同文献中试验结果的差异性，选择合适的试验方法。