胍盐离子液体的合成及其用于染料敏化太阳电池电解液的初步研究

论文摘要

利用胍盐阳离子正电荷分散程度高、化学和热稳定性高、有3氮原子6个取代基可以进行设计和调节的特点,本文合成了一系列的五烷基胍及其对应的六烷基胍碘盐离子液体。并将其配制成一系列电解质溶液,应用于染料敏化太阳电池中。考察了不同胍盐离子液体对染料敏化太阳电池性能的影响。其主要内容包括:使用3-甲氧基丙腈为溶剂将合成的胍碘盐配制成一系列有机溶剂电解质,组装成染料敏化太阳电池的原型器件,原型器件的光电转换效率最高达到4.7%。探讨了胍碘盐结构的变化对太阳电池光电性能的影响,还探讨了电解质溶液里其他组分变化对电池性能的影响。以N,N,N″,N″-四丁基- N′,N′-甲基丁基胍碘盐离子液体为溶剂配制了一系列离子液体电解质,构筑太阳电池的原型器件,并研究了其光电性能。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 室温离子液体（RTILs）的组成及制备
• 1.2.1 室温离子液体（RTILs）的组成
• 1.2.2 室温离子液体（RTILs）的制备及纯化
• 1.2.2.1 一步合成法
• 1.2.2.2 两步合成法
• 1.3 室温离子液体（RTILs）的物理特性
• 1.3.1 室温离子液体（RTILs）的热稳定性
• 1.3.2 室温离子液体（RTILs）的熔点和玻璃态
• 1.3.3 室温离子液体（RTILs）的蒸气压
• 1.3.4 室温离子液体（RTILs）的密度
• 1.3.5 室温离子液体（RTILs）的粘度
• 1.3.6 室温离子液体（RTILs）导电性和电位窗
• 1.4 离子液体在绿色化学中的应用
• 1.4.1 在分离萃取过程中的应用
• 1.4.2 在有机合成中的应用
• 1.4.2.1 Diels-Alder 反应
• 1.4.2.2 烷基化反应
• 1.4.2.3 氢化反应
• 1.4.2.4 氧化反应
• 1.4.2.5 羰基化反应和酯化反应
• 1.4.2.6 Heck 反应
• 1.4.2.7 Friedel-Crafts 乙酰化反应
• 1.4.2.8 聚合反应
• 1.4.3 电化学研究
• 1.5 染料敏化太阳电池
• 1.5.1 工作原理
• 1.5.2 性能参数
• 1.5.2.1 光电转化效率
• 1.5.2.2 光电流－光电压曲线
• 1.5.3 电池构成
• 1.5.3.1 纳米晶半导体电极
• 1.5.3.2 敏化剂
• 1.5.3.3 电解质
• 1.5.3.4 对电极
• 1.6 论文的选题及构想
• 参考文献
• 第二章 胍盐及其离子液体的合成、表征
• 2.1 胍卤盐的合成、表征
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.1.1 仪器和试剂
• 2.1.1.2 六烷基胍碘盐的合成
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.1.2.1 合成方法
• 2.1.2.2 六烷基胍碘盐的热稳定性
• 2.1.2.3 六烷基胍碘盐的电化学性质
• 本章小结
• 参考文献
• 第三章 使用胍碘盐配制的有机溶剂电解质染料敏化太阳电池
• 3.1 引言
• 3.2 电解液的配制及光电化学电池原型器件的构筑
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.1.1 仪器与试剂
• 3.2.1.2 有机溶剂电解质溶液的配制
• 2 醇溶胶的合成'>3.2.1.3 TiO₂醇溶胶的合成
• 2 薄膜电极的制备'>3.2.1.4 纳米TiO₂薄膜电极的制备
• 3.2.1.5 太阳电池原型器件的组装
• 3.3 使用有机电解质溶液的染料敏化太阳电池性能测试
• 3.3.1 光电化学测试系统
• 3.3.2 使用有机溶剂电解质染料敏化太阳电池的性能
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 使用Ⅰ、Ⅱ电解质太阳电池的性能对比
• 3.4.2 使用Ⅲ、Ⅳ电解质太阳电池的性能对比
• 3.4.3 使用Ⅴ、Ⅵ电解质太阳电池的性能对比
• 3.4.4 使用Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ电解质太阳电池的性能对比
• 3.4.5 使用Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ电解质太阳电池的性能对比
• 3.4.6 电解质溶液里其它因素对电池性能的影响
• 3.4.6.1 LiI 对电池性能的影响
• 3.4.6.2 4-叔丁基吡啶对电池性能的影响
• 3.4.6.3 离子液体的浓度对电池性能的影响
• 本章小结
• 参考文献
• 第四章 使用胍碘盐配制的离子液体电解质染料敏化太阳电池
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 离子液体电解质的配制
• 2 醇溶胶的合成'>4.2.3 TiO₂醇溶胶的合成
• 2 薄膜电极的制备'>4.2.4 纳米TiO₂薄膜电极的制备
• 4.2.5 太阳电池原型器件的组装
• 4.3 离子液体电解质染料敏化太阳电池性能
• 4.3.1 仪器与测试
• 4.3.2 离子液体电解质染料敏化太阳电池性能
• 4.3.3 结果与讨论
• 本章小结
• 参考文献
• 作者简历
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT