水溶性过渡金属氧化物的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃料相继被广泛地应用到生产生活的各个方面。随着社会经济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求量不断飞速增长。然而，这些曾经被人们广泛应用并且现在还在被使用的基本都是不可再生能源。其优先的储量与人类无限的需求之间构成了不可调和的矛盾。其次，煤、石油、天然气等化石燃料的储量有限，预计最多还能继续使用一个世纪，且燃烧后会产生大量的二氧化碳气体，造成温室效应，加速全球气候变暖，给人类及其他动植物的生存构成巨大挑战。再者，这些不可再生能源的大量使用，还会产生环境污染，生态破坏等严重问题。因此，开发一种储量巨大、清洁、无污染的可再生能源已经成为当今社会的广泛共识。

太阳能具有三大优势：其一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据统计，在过去的漫长的十几亿年中，太阳只消耗了它本身能量的2%。按照这种速度计算，太阳足以供给人类使用几十亿年，可谓取之不尽，用之不竭。其二，在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这样我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于交通不发达的农村，海岛和边远地区更具有实用价值。其三，太阳能是一种十分清洁的能源。在开发和利用太阳能时，不会产生废渣、废水和废气；也没有噪音，更不会产生大气污染、影响生态平衡等环境问题。因此，太阳能是一种非常合适的新能源，研究和开发太阳能，对于我们人类今后的生产生活乃至生存，都具有十分重要的意义！

有机太阳能电池表现出巨大的潜力，作为一种低成本和轻量级能源，其认证效率达到了8%以上的值。作为合成太阳能电池必不可少的材料就是一种水溶性过度金属氧化物。

2. 研究内容和预期目标

本论文要求在查阅文献的基础上，设计合成可溶液成膜的过渡金属氧化物材料。

研究确定具体的合成工艺条件，对产物的结构进行表征，并对其基本的光电性能进行评价。具体研究内容如下：

1. 利用现代科技文献的查阅方法和手段，如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关可溶液成膜的过渡金属氧化物功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。 在此基础上，设计合成可溶液成膜的过渡金属氧化物功能材料，拟定出具体实验方案，写出开题报告。

3. 研究的方法与步骤

制备氧化钼

1.以金属钼单质粉末为原料，经氧化和纯化后得到。首先，在空气存在的条件下，钼单质经氧化反应得到三氧化钼，其中升温过程包括：1)将温度升至100℃～200℃，并保持恒温；2)继续升温至550℃～650℃，进行氧化反应；其次，纯化步骤包括：1)将所述三氧化钼置于一封闭容器中，并在所述容器中设置收集管；2)加热三氧化钼所在区域，使温度升至100～150℃；对容器抽真空至10pa～100pa，并保持恒温恒压；3)停止抽真空，并使三氧化钼所在区域的温度升至600℃～720℃，保持恒温；4)继续对所述容器抽真空至10pa～100pa，并保持恒压120～150min。

2.钼酸铵热分解法将辉钼精矿粉碎至60～80目，放人焙烧炉中于500～550℃氧化焙烧，用氨水浸出，得钼酸铵溶液除去杂质后，加热至40～45℃，在搅拌下加入硝酸中和至ph=1.5，生成八钼酸铵沉淀，经过滤，离心脱水后，溶于70～80℃的氨水中，再蒸发浓缩，得到仲钼酸铵，然后在550～600℃下进行热分解，得三氧化钼成品。

4. 参考文献

[1] Meyer J,Hamwi S, Krger M, et al. Transition metal oxides for organic electronics:energetics, device physics and applications[J]. Advanced Materials, 2012,24(40): 5408-5427.

[2]Xu M F,Cui L S, Zhu X Z, et al. Aqueous solution-processed MoO 3 as an effectiveinterfacial layer in polymer/fullerene based organic solar cells[J]. OrganicElectronics, 2013, 14(2): 657-664.

[3] Greiner M T, Chai L, Helander M G, et al.Metal/Metal‐Oxide Interfaces: How Metal Contacts Affect theWork Function and Band Structure of MoO3[J]. Advanced Functional Materials,2013, 23(2): 215-226.

5. 计划与进度安排

（1）2022-2-22~2022-2-28（第一周）在查阅文献资料的基础上，写出开题报告，并准备实验药品和实验仪器。

（2）2022-2-29~2022-6-17（第二周~第十六周）完成合成实验、性能测试及结构表征。

（3）2022-6-12~2022-6-18（第十七周）撰写毕业论文，并准备答辩。