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聚合溶液pH值对染料敏化太阳电池中聚吡咯对电极结构和性能的影响
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:Acta Physico - Chimica Sinica
  • 时间:2014.8.15
  • 页码:1487-1494
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东青岛266100, [2]国家纳米科学中心,北京100190
  • 相关基金:科技部(2010DFB63530)、国家自然科学基金(51043010,21203039)和中国科学院项目百人资助项目
  • 相关项目:有机功能分子界面修饰对有机/无机复合太阳电池性能的调控
中文摘要:

电化学合成聚吡咯(PPY)时,聚合电解液的pH值对PPy薄膜的形貌和性质有较大的影响,进而影响PPy薄膜对l^-/l3^-的电催化活性以及基于PPy对电极(CE)的染料敏化太阳电池(DSSCs)的光电转换性能.本文采用电化学恒电位方法,在掺杂氟的SnO2(FTO)导电玻璃上合成出了对甲苯磺酸根离子掺杂的聚吡咯(PPy-TsO)电极,并将其作为DSSCs的对电极.通过改变吡咯聚合时聚合电解液的pH值,借助扫描电镜(SEM)、紫外一可见(UV-Vis)吸收光谱、X-射线光电子能谱(XPS)和循环伏安(CV)等表征技术,详细探讨了聚合溶液pH值对PPyCE形貌、结构及其对l^-/l3^-的电催化性能的影响.研究发现在pH2.0下合成的聚吡咯对阴离子掺杂率最高且链共轭性最佳,具有对l^-/l3^-氧化还原介质最强的催化能力,基于此PPyCE的电池光电转化效率也最高.pH值太大或太小都不利于生成具有高掺杂率和高催化活性的PPy电极,组装成DSSCs后的光电转换效率也较低.

英文摘要:

The pH of the solution used to produce an electro-polymerized polypyrrole (PPy) film has a significant impact on the morphology and properties of the resulting film and, by extension, on the electrocatalytic activity of the film for the l^-/l3^- redox reaction. Accordingly, the performance of dyesensitized solar cells (DSSCs) based on PPy counter electrodes (CEs) is affected by solution pH. In this study, p-toluene sulfonate ion-doped PPy (PPy-TsO) CEs on fluorinedoped tin oxide (FTO) glass substrates were fabricated using an electrochemical method under a constant bias in solutions with various pH values. The effect of the pH of the synthetic solution on the morphology, structure, and electrocatalytic activity during the l^-/l3^- redox reaction of the obtained PPy CEs was thoroughly investigated by scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis absorption spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and cyclic voltammetry (CV). A pH value of 2.0 was found to represent the optimal value, since the PPy-TsO film produced at this pH exhibited the highest degree of doping, the longest conjugation length, and the highest catalytic activity. When working as the CE of a DSSC, this film also showed the highest power conversion efficiency. Films synthesized at pH values either above or below 2.0 exhibited inferior properties and lower performance when in DSSCs.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781