开题报告-张栋栋

利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告1石墨烯提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究信材10110082956张栋栋摘要近年来石墨烯以独特的结构和优异的性能而广泛应用与物理化学及材料学等领域其中之一就是在新一代太阳能电池中的应用本文综述了石墨烯应用于太阳能电池领域的发展现状并指出了其今后的发展趋势关键词石墨烯太阳能电池薄膜光谱透射率1研究背景石墨烯是由单层碳原子构成的新型二维晶体材料在过去的几年里这种独特的单原子层结构展现了许多奇特的物理化学性质并且已经在微电子量子物理材料和化学等领域表现出优异的性能和广泛的应用前景使碳材料继碳纳米管后再次成为国内外的研究热点近年来太阳能作为一种新型绿色能源受到广泛重视人们加大了对各种太阳能电池如晶体硅太阳电池非晶硅薄膜太阳电池染料敏化太阳电池和有机染料太阳电池的开发力度2004年Geim研究小组采用胶带剥离法ScotchTapeMethod首次制备出稳定的石墨烯引发了人们对石墨烯材料的空前关注1石墨烯具有优异的材料性能如单原子层石墨烯材料理论表面积可达2630m2g高达200000cm2Vs的半导体本征迁移率杨氏模量约为10TPa热传导率约为5000Wmk且透光率达到977这些独特的性质使石墨烯有可能广泛应用于光伏领域石墨烯之所以有如此优异的材料性能主要取决于石墨烯的分子结构它是一种sp2杂化C原子形成的六边形二维网格结构不断扩展得到的单层两层或多层小于10层材料本文综述了石墨烯在太阳能电池中的应用主要是提高太阳能电池中压花玻璃透光率的方面2文献综述21石墨烯材料概述近20年来碳纳米材料一直是科技创新的前沿领域1985年发现的富勒烯和1991年发现的碳纳米管CNTs均引起了巨大的反响兴起了研究热潮2004年Manchester大学的Geim小组首次用机械剥离法获得了单层或薄层的新型二维原子晶体石墨烯2石墨烯的发现充实了碳材料家族形成了从零维的富勒烯一维的CNTs二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系石墨烯是由sp2杂化的碳原子连接的单原子层构成的其基本结构单元为苯分子的碳六元环其理论厚度仅为035nm是目前所发现的最薄的二维材料石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料厚度仅利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告2为头发的20万分之一是构建其它维数碳质材料如零维富勒烯一维纳米碳管三维石墨的基本单元石墨烯具有优异的光学热力学力学性能高的电子迁移率高比表面积和奇特的电学性能例如室温下半整数的量子霍尔效应双极性的电子场效应及弹道电子传输效应可调带隙高弹性等这些优异的性能使石墨烯具有广泛的应用前景22石墨烯的性质目前已报道的石墨烯的异常性质有杨氏模量大概为l100GPa断裂强度为125GPa热传导系数为大约5000WmK载流子迁移率为200000cm2vs比表面积理论值为2630m2g221石墨烯的电学性质从石墨烯的能带结构我们可知石墨烯是一种零带隙材料即使在室温条件下电子和空穴都可以连续共同存在载流子浓度可以高达1013cm3迁移率可以超过200000cm2vs此外迁移率微弱依赖于周围的温度T在300K的时测得的迁移率值受到杂质散播的限制实际通过改变温度还有提高的余地在高掺杂半导体中一些半导体在室温下的迁移率高达77000cm2vs当石墨烯进行高浓度掺杂时同样会有更高的迁移率薛定谔方程能够足以描述材料的电子特性在石墨烯粒子中的电荷传导更容易由狄拉克方程描述因此这给凝聚态物理和量子电动力学之间提供了一个桥梁222室温下的量子霍尔效应量子霍尔效应是量子力学中一个非常重要的效应它一般只发生在微小的尺度上这个效应通常在非常低的温度才能观察到这个温度一般要低于液体氦的沸点人们常采用含有较小有限质量的半导体来扩大量子霍尔效应的温度范围但目前所能达到的温度也在30K以下这个在低温高磁场下二维金属电子气体中发现的效应已经阐明了许多重要的量子力学的问题然而最近已被观察到石墨烯在室温下的量子霍尔效应因为它室温下的弹道运输性质以及化学和机械学的稳定性石墨烯中的载流子就像无质量的迪拉克费米子一样它有着非比寻常的特性在周围的环境中载流子迁移时很少发生散射从而开辟了新的以石墨烯为基础阻抗标准和较高温度下的新型量子器件工作研究成为一种在日后应用中很有希望的候选材料223表面性质的尺寸效应当颗粒的尺寸进入纳米级别之后纳米材料将具有一些宏观材料所不具备的一些性质这些性质比较特别我们常称为小尺寸效应近几年来的研究发现已经存在单原子利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告3层厚的二维的金属膜同时这些膜的厚度还可以采用不同的手段进行非常精确的控制这些金属膜中存在很多奇特的性质比如超导温度和表面的化学反应特性都会随单原子层厚度变化呈现出振荡现象但是这些金属膜只有在非常低温度下才能稳定存在所以其广泛应用的前景大为受限最新的研究表明在石墨烯表面蒸镀其它的原子其在不同层数的石墨烯表面扩散系数及扩散势垒与层数密切相关而扩散势垒不同的原因可以归因于量子尺寸效应23石墨烯的应用前景石墨烯以其独特的结构性质及潜在的应用吸引了无数科学工作者的眼光已成为材料化学物理等众多领域研究的热点231石墨烯在荧光分析中的应用石墨烯具有独特的结构及电子特性在荧光光谱分析中也表现出良好的应用前景Chen等研究了CdSeZnS纳米粒子吸附在单层或多层石墨烯片上的荧光猝灭现象并通过荧光猝灭来测定能量转移的速率结果发现单层石墨烯片的猝灭效率为4ns1随着层数的增加猝灭效率明显增大这项研究有利于使石墨烯在光电器件中得到新的应用3Dong等首次研究了量子点和氧化石墨烯之间的荧光共振能量转移FRET先用分子信标修饰量子点以该量子点作为探针来识别靶标分析物4分子信标与氧化石墨烯之间的强烈作用可使量子点产生荧光猝灭并用于测定DNA序列结果表明该方法具有较高的灵敏度和较好的选择性可测定核酸以及单个核苷酸的多态性Chang等研究了石墨烯的荧光共振能量转移适配体传感器对凝血酶进行检测该传感器对血清样品凝血酶的测定具有较高的灵敏度和专一性检出限可低至313pmolL与碳纳米管的荧光传感器相比灵敏度显著提高在识别癌细胞以及生物分子方面具有良好的应用前景Treossi等利用有机染料对氧化石墨烯表面衍生化染料分子在氧化石墨烯存在的情况下产生荧光猝灭该方法可在多种基底包括石英玻璃上完成且无干扰232石墨烯在质谱分析中的应用石墨烯也逐步应用于质谱分析中主要用作MALDITOFMS的基质Dong等首次采用石墨烯作为基质采用MALDITOFMS测定低分子量化合物如氨基酸多胺类固醇抗癌药物核苷等物质与传统的氰基4羟基肉桂酸基质相比提高了分析物的解吸及离子化效率Tang等利用石墨烯对生物分子单链DNA进行萃取富集采用表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱SELDITOFMS进行检测结果表明基于石墨烯的SELDI探针可降低噪音干扰从而提高检测灵敏度该研究有利于提高蛋白质组学和基因组学中生物靶标物检测灵敏度5Zhou等以还原氧化石墨烯膜作为基质利用MALDITOFMS检测八氯二苯并对二噁英发现其检测限可低至500pg与其他的传统基质相比还原氧化石墨烯效果较好有可能应用于其他生物材料的质谱检测6利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告4Lee等采用氧化石墨烯碳纳米管双层膜作为基质通过激光解吸离子化飞行时间质谱LDITOFMS对磷脂反应混合物进行了定量分析该方法简单易操作成本低耗时短是一种兼容性好的分析方法可用于抗癌药物以及化学筛选磷脂酶抑制剂中磷脂酶活性的研究Gulbakan等使用适配体与氧化石墨烯的共轭作为亲和萃取材料以及质谱分析检测的基质对复杂的血浆样品进行了研究通过MALDITOFMS分析结果表明该共轭体可对血浆样品中的可卡因和腺苷进行选择性的富集消除了基质干扰从而大大地提高了信噪比7该研究有利于使该共轭体应用于更复杂的生物体系扩大了其应用范围233石墨烯在纳电子器件方面的应用2005年Geim研究组与Kim研究组发现室温下石墨烯具有10倍于商用硅片的高载流子迁移率10000cm2V1s1并且受温度和掺杂效应的影响很小表现出室温亚微米尺度的弹道传输特性300K下可达03m这是石墨烯作为纳电子器件最突出的优势使电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管成为可能较大的费米速度和低接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间THz超高频率的操作响应特性是石墨烯基电子器件的另一显著优势此外与目前电子器件中使用的硅及金属材料不同石墨烯减小到纳米尺度甚至单个苯环仍能保持很好的稳定性和电学性能使探索单电子器件成为可能最近Geim研究组利用电子束光刻与干刻蚀的方法将同一片石墨烯加工成量子点引线和栅极获得了室温下可以操作的石墨烯基单电子场效应管解决了目前单电子场效应管由于纳米尺度材料的不稳定性所带来的操作温度受限问题18荷兰科学家则报道了第一个石墨烯基超导场效应管发现在电荷密度为零的情况下石墨烯仍然可以传输一定的电流可能为低能耗开关时间快的纳米尺度超导电子器件带来突破与一维纳米材料相比石墨烯基电子器件的显著优势是整个电路包括导电通道量子点电极势垒分子开关及联结部件等可在同一片石墨烯上获得有可能避免一维材料基器件中难以实现的集成问题目前IBMIntel等公司已相继投入巨资开展石墨烯在纳电子器件方面的应用探索234石墨烯在锂离子电池中的应用碳质材料是最早为人们所研究并商品化的锂离子电池负极材料至今仍是大家关注和研究的重点之一石墨烯作为一种由石墨出发制备的新型碳质材料单层或者薄层石墨烯210层的多层石墨烯在锂离子电池中的应用潜力也进入研究者的视野之中Guo等通过修饰的Standenmaler法制备了氧化石墨GO随后经高温处理合成石墨烯GNS并以其为锂离子电池负极材料进行电化学测试结果显示其可逆容量为672mAhg且有较好的循环性能Wang等合成了石墨烯纳米带并将其作为锂离子电池负极材料进行恒电流充放电循环性能测试结果显示首次放电及充电容量分别为945利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告5mAhg650Ahg100次循环之后比容量为460AhgYoo等烯应用于锂离子二次电池负极材料中的性能发现其比容量可以达到540mAhg在其中掺入c和碳纳米管后负极的比容量可达784mAhg和730mAhg9SeungminPaek等将石墨烯溶解在乙二醇中与金红石结构的纳米SnO2复合形成多孔复合材料将其作为电极进行电化学测试结果表明该复合材料的可逆容量为810mAhg与纯纳米SnO2颗粒相比循环性能得到明显改善30次循环之后充电容量为570mAhg可逆容量保持率为70而纯纳米SnO2颗粒首次充电比容量为550mAhg15次循环之后迅速衰减到60mAhg这主要是因为纳米SnO2颗粒已完全插入石墨烯层与层之间的空间中在循环过程中当锂插入SnO2晶格中时石墨烯稳定的骨架缓冲了SnO2晶格的体积膨胀而石墨烯与SnO2颗粒之间的空隙恰好成了缓冲空间这使得材料拥有好的循环性能wang等合成了TiO2石墨烯杂化材料并测试了锂离子的插入性能结果显示杂化材料明显增强了锂离子在TiO2中的脱插能力在高的充电速率下其比容量是纯TiO2的2倍这主要是由于石墨烯的存在明显改进了电导率10由于石墨烯具有特殊的原子结构和电子结构使其在复合材料中也有一定的结构优势和性能优势特别是在锂离子电池中充当负极材料在锂离子的脱插过程中可以在一定程度上缓冲材料体积的伸缩运动延长材料的循环寿命及增强其性能以上研究说明石墨烯基复合材料虽然目前尚处于研究阶段但在锂离子电池负极材料中具有较好的应用前景235石墨烯在超级电容器中的应用碳质材料是最早也是目前研究和应用得很广泛的超级电容器电极材料自成功制备出石墨烯以来人们开始探究这种sp2结构的碳质材料在超级电容器中应用的可能性Merldstoller等合成了化学改性石墨烯具有1个C原子的厚度并在超级电容电池中测试了其性能结果显示材料在无机电解液及有机电解液中的比容量分别为135Fg和99Fg另外由于材料有高的电导率使得材料在宽的电压扫描速率下具有好的性能SRCVivekekchand等比较了3种方法制备的石墨烯的电容性能在硫酸电解液中通过氧化石墨热膨胀法和纳米金刚石转化法得到的石墨烯具有较高的比电容可以达到117Fg在有机电解液中电压为35V时其比电容和比能量可以达到71Fg和319Whk11石墨烯是完全离散的单层石墨材料其整个表面可以形成双电层但是在形成宏观聚集体过程中石墨烯片层之间互相杂乱叠加使得形成有效双电层的面积减少一般化学法制备获得的石墨烯具有2001200m2g的表面积如果其表面可以完全释放则将获得远高于多孔炭的比电容在石墨烯片层叠加而形成宏观体的过程中形成的孔隙集中在100nm以上有利于电解液的扩散136石墨烯其它的潜在应用利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告6随着石墨烯低成本大规模制备技术的发展许多应用也相继出现并越来越受到重视其中复合材料是石墨烯有望最快得到应用的方向之一石墨烯具有优异的氢气吸附特性可望在储氢材料领域得到应用例如2006年Ruoff研究组在Nature上报道了第一个石墨烯基复合材料其渗流阈值与纳米碳管聚苯乙烯复合材料相当并具有高导热性和高强度等特点可望制成导电塑料用于太阳能电池板或计算机中的散热部件最近该研究组利用流体定向方法将离散的氧化石墨烯组装成高强度高硬度高韧性的纸状材料为其在超级电容器分子存储材料以及性能可控的渗透膜等方面的应用奠定了基础此外由于原子尺度的厚度优异的电学质量极其微弱的自旋轨道耦合超精细相互作用的缺失以及电学性能对外场敏感等特性石墨烯还可望在场发射材料量子计算机以及超灵敏传感器等领域获得广泛应用如Schedin等利用石墨烯制成了第一个可以精确探测单个气体分子的化学传感器极大提高了微量气体快速检测的灵敏性研究还发现高灵敏性来自于石墨烯电学上的低噪音特性因此还可用于外加电荷磁场以及机械应力等的敏感检测24制备方法241机械剥离法Manchester大学Geim领导的研究组2004年在Science上报道了他们用机械剥离法mechanicalexfoliation制备得到了最大宽度可达10m的石墨烯片其方法主要是用氧等离子束在高取向热解石墨HOPG表面刻蚀出宽20m2mm深5m的槽面并将其压制在附有光致抗蚀剂的SiO2Si基底上焙烧后用透明胶带反复剥离出多余的石墨片剩余在Si晶片上的石墨薄片浸泡于丙酮中并在大量的水与丙醇中超声清洗去除大多数的较厚片层后得到厚度小于10nm的片层这些薄的片层主要依靠范德华力或毛细作用力capillaryforces与SiO2紧密结合最后在原子力显微镜下挑选出厚度仅有几个单原子层厚的石墨烯片层12此方法可以得到宽度达微米尺寸的石墨烯片但不易得到独立的单原子层厚的石墨烯片产率也很低随后这一方法得到了进一步研究并成为制备石墨烯的重要方法之一Novoselov等用这种方法制备出了单层石墨烯并验证了其能够独立存在随后Meyer等将机械剥离法制备的含有单层石墨烯的Si晶片放置于一个经过刻蚀的金属架上用酸将Si晶片腐蚀掉成功制备了由金属支架支撑的悬空的单层石墨烯他们研究后发现单层石墨烯并不是一个平整的平面而是平面上有一定高度510nm的褶皱Schleberger等用该方法在不同基底上制备出石墨烯将常用的SiO2基底更换为其它的绝缘晶体基底如SrTiO3TiO2A12O3和CaF2等所制得的石墨烯单层厚度仅为034nm远远小于在SiO2基底上制得的石墨烯该方法还有利于进一步研究石墨烯与基底的相互作用13利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告7242氧化石墨还原法石墨先经化学氧化得到边缘含有羧基羟基层间含有环氧及羰基等含氧基团的石墨氧化物graphiteoxide此过程可使石墨层间距离从034nm扩大到约078nm再通过外力剥离如超声剥离得到单原子层厚度的石墨烯氧化物grapheneoxide进一步还原可制备得到石墨烯这种方法制备的石墨烯为独立的单层石墨烯片产量高应用广泛石墨的氧化方法主要有HuminersBrodie和Staudenmaiert三种方法它们都是用无机强质子酸如浓硫酸发烟HNO3或它们的混合物处理原始石墨将强酸小分子插入石墨层间再用强氧化剂如KMnO4KClO4等对其进行氧化Hummers氧化法的优点是安全性较高与Hummers法及Brodie法相比Staudemaier法由于使用浓硫酸和发烟硝酸混合酸处理石墨对石墨层结构的破坏较为严重氧化剂的浓度和氧化时间对制备的石墨烯片的大小及厚度有很大影响因此氧化剂浓度及氧化时间需经过仔细筛选才能得到大小合适的单层氧化石墨烯片制备的石墨氧化物均需经过剥离还原等步骤才能得到单层的石墨烯剥离的方法一般用超声剥离法即将石墨氧化物悬浮液在一定功率下超声一定的时间最后制备的单层石墨烯氧化物还需经还原后才能得到石墨烯还原的方法有化学还原法热还原法电化学还原法等243氧化石墨还原法它是将平面基底如金属薄膜金属单晶等置于高温可分解的前驱体如甲烷乙烯等气氛中通过高温退火使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯最后用化学腐蚀法去除金属基底后即可得到独立的石墨烯片该方法已成功地用于在多种金属基底表面如Ru001Pt111Ir111等制备石墨烯最近Kongtagj和Kim研究组分别用CVD法在多晶Ni薄膜表面制备了尺寸可达到厘米数量级的石墨烯Ruoff研究组在Cu箔基底表面上采用CVD法成功地制备了大面积高质量石墨烯而且所获得的石墨烯主要为单层结构244有机合成法Qian等运用有机合成法制备了具有确定结构而且无缺陷的石墨烯纳米带他们选用四溴苝酰亚胺tetrabromoperylenebisimides作为单体该化合物在碘化亚铜和L一脯氨酸的活化下可以发生多分子间的偶联反应得到了不同尺度的并花酰亚胺实现了含酰亚胺基团的石墨烯纳米带的高效化学合成他们还通过高效液相分离出了两种三并菲酰亚胺异构体并结合理论计算进一步阐明了它们的结构245其它方法除以上一些制备方法外还有一些其它的方法也能用于制备石墨烯如Hamilton利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告8等侧将石墨在邻二氯苯ODCB中超声分离得到了石墨烯ODCB作为分散剂具有沸点高与石墨烯之间存在的相互作用使其表面张力366103Jm2与石墨剥离时所需的张力410500lO3Jm5相近等优点在超声的辅助下可以很容易地从微晶人造石墨热膨胀石墨以及高取向热解石墨等表面剥离开石墨烯片但该法很难制备出单层的石墨烯Zhang等通过含碳源的有机物自组装法制备了石墨烯该制备方法的起始原料为TEOSPyC12LysNaOHH2O层状物其中TEOS四乙氧基硅烷作为硅源PyC12Lys1吡咯十二烷基赖氨酸为层状结构指示剂与碳源将层状物分散在含有FeCl3乙醇的氯仿中在N2气氛下氧化剂FeCl3可使紧密排列的PyC12Lys吡咯部分转变为单层的石墨烯片最后用HF去除二氧化硅框架二次水与丙酮洗涤后产物即是石墨烯14王灿等以石墨氧化物为前躯体采用爆炸法合成了石墨烯结果表明石墨氧化物在爆炸产牛的热馈和冲击波的作用下发生完全剥离并被还原成石墨烯新合成的石墨烯呈透明褶皱状含有2层5层石墨层并具有较好的晶体结构25太阳能光伏电池用超白压花玻璃压花玻璃是一种经过特殊压制工艺生产而成的单面或双面带有凹凸花纹的半透明装饰性平板玻璃其特有的装饰性一方面可以透过光线充分采光另一方面又能有效地限制和阻止清晰透视起到良好的隐秘效果随着能源危机的加剧和光伏太阳能技术的发展进入21世纪特别是2005年以来超白压花玻璃得到迅猛增长超白压花玻璃主要用于太阳能光伏电池的生产是硅太阳能光伏电池必需的配件之一封装玻璃目前的主流产品为低铁钢化压花玻璃厚度为32mm生产此种玻璃的国外企业主要有3家一家是日本旭硝子公司由于其拥有生产超白玻璃的技术能力其在北美和泰国各有一家专门生产太阳能电池封装玻璃的生产厂另一家是英国的皮尔金顿公司在澳大利亚设有一条超白压花玻璃生产线规模大概为150200td其在中国国内的控股公司上海耀皮也有超白压花玻璃生产线还有一家是法国圣戈班公司除了其在南京的一条生产线和正在建设的第2条生产线外其在德国还有一条超白压花玻璃生产线国外企业包括在中国的合资企业熔窑总数约10座总熔化量为10001500td产能在20003000万m2年之间2006年10月在东莞点火投产的中国南玻集团自主创新独自研发成功的新一代太阳光伏产业用封装玻璃具有高太阳能透过率高机械强度高平整度等优异特点其产品各项性能和指标达到或超过了国外同类产品的先进水平填补了国内空白并打破了国外技术和产品对市场的垄断从根本上满足了我国太阳能产业对超白玻璃基片的高品质要求和大规模市场需求极大地提升了我国太阳能光伏组件产品的国际竞争力2007年国内太阳能玻璃的产能就已排列全球第一其产能及供给量已大大超过国内市利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告9场需求并已有大量太阳能玻璃出口国内太阳能玻璃厂家已面临残酷而激烈的市场竞争其中制造厂家产品质量的高低和制造成本的控制将是决定企业今后能否生存和发展的关键虽然现在压花玻璃的生产工艺已日趋成熟标准也很高理论上可见光透光率可达91以上但实际仍有一定的提升空间追求更高的透光率对于提高太阳能电池能量转换效率具有重大的意义3技术路线31样品制备311氧化石墨烯溶液的制备Hummers方法本课题参照改进后的Hummers法制备氧化石墨烯具体操作步骤如下预氧化量取15ml浓硫酸于圆底烧瓶中置于80油浴中快速取出25gP2O5干粉和25gK2S2O8加入搅拌状态的浓硫酸中当温度稳定到80后检查P2O5全部溶解直至形成澄清透明的溶液时从烧瓶中心缓慢加入3g石墨粉以保证其完全进入浓硫酸防止粘在烧瓶壁上在油浴中保持8045小时溶液冷却到室温转移至1000ml大烧杯然后迅速倒入05L去离子水稀释静置一夜用孔径为02微米的滤纸抽滤并洗去残余的酸样品在40真空烘干2Hummers法提前将需要的浓硫酸120ml加入到1000ml的烧杯中然后放置于冰浴中周围加入的冰块和水面明显高于浓硫酸的液面插入温度计监测温度变化预氧化好的石墨加入到浓硫酸中并不会引起温度显著升高可适当加快15gKMnO4缓慢加入浓硫酸中保持搅拌监测溶液温度不超过20溶液在35保持2小时加入250ml去离子水稀释加水稀释时采用一次性滴管在最初加入时一定要逐滴非常慢在温度升至40时停止加入水加入水较多时温度变化不明显时可以快速加入甚至倒入溶液搅拌2小时加入07L去离子水稀释快速加入20ml的30的H2O2溶液变为明黄色用孔径为02微米的滤纸抽滤并用110的HCl去除金属离子在40烘干得到氧化石墨烯样品保存备用312溶液的制备取1mL氧化石墨烯溶液于10mL试管中再加入9mL蒸馏水置于离心机内离心转速为3000rmin转10min上述溶液离心完毕后将离心后的上清液分成两等份分别稀释5倍和10倍于两个试管或者小烧杯中备用313所需玻璃样品利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告101玻璃清洗取玻璃置于烧杯中加入适量蒸馏水放置在超声机内超声约20min洗去上次实验的石墨烯膜2提拉法制备样品将基底材料浸没于膜材料溶液中控制速度提拉基底材料使溶液在基底上沉积成膜3斜滴法制备样品将玻璃基片斜放在小烧杯内与水平面成约60度角用滴管吸取溶液均匀滴于玻璃上段使溶液依靠重力均匀铺满玻璃表面32测试321紫外可见光分光光度计UVVIS所有样品均是涂上石墨烯膜后于室温下测定基线校准完后先测一组空白玻璃作对照将波长设定为390760nm或更短可以缩短试验测试时间特别注意标定基线时应将合适的固定玻璃的黑色夹子放置其中不放玻璃此时数据作为基线校准每提拉1次测一组数据一块玻璃上累计至少提拉5次使石墨烯叠加上去用紫外可见分光光度计进行测试每次测试时尽量小心吹干或者测干的地方每次都导出数据最后把数据做成excel图表或者也可以把整个图像截屏并且记录每条线的意义一般地紫外可见分光光度计主要由光源系统单色器系统样品室检测系统组成图21光源发出的复合光通过单色器被分解成单色光当单色光通过样品室时一部分被样品吸收其余未被吸收的光到达检测器被转变为电信号经电子电路的放大和数据处理后通过显示系统给出测量结果分光光度法具有以下主要特点图21紫外可见分光光度计结构1灵敏度高由于新的显色剂的大量合成并在应用研究方面取得了可喜的进展使得对元素测定的灵敏度有所推进特别是有关多元络合物和各种表面活性剂的应用研究使许多元素的摩尔吸光系数由原来的几万提高到数十万2选择性好目前已有些元素只要利用控制适当的显色条件就可直接进行光度法测定如钴铀镍铜银铁等元素的测定已有比较满意的方法了3准确度高对于一般的分光光度法其浓度测量的相对误差在l3范围内如采用示差分光光度法进行测量则误差可减少到0X4适用浓度范围广可从常量150GE其使用示差法到痕量108106经预富集后利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告115分析成本低操作简便快速应用广泛由于各种各样的无机物和有机物在紫外可见区都有吸收因此均可借此法加以测定到目前为止几乎化学元素周期表上的所有元素滁少数放射性元素和惰性元素之外均可采用此法在国际上发表的有关分析的论文总数中光度法约占28我国约占所发表论文总数的33322红外光谱当一束具有连续波长的红外光通过物质物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时分子就吸收能量由原来的基态振转动能级跃迁到能量较高的振转动能级分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁该处波长的光就被物质吸收所以红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来就得到红外光谱图组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰不同化合物中同一种官能团的吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内但它不是出现在一个固定波数上具体出现在哪一波数与基团在分子中所处的环境有关利用红外光谱我们可以得到样品壳层内是否有有机官能团的存在323XRD材料的晶体结构和晶胞参数的不同在XRD图谱上均能产生相应的特征峰采用日本理学公司的DMax2550VBPC型X射线衍射仪CuK靶154056管压40kV电流100mA扫描范围1080分析化学成分与相结构定性分析相应成分的含量324Raman使用INVIAREFLRX型拉曼光谱仪514nm激光器根据拉曼光谱反映的振动模式和旋转模式等分析样品中晶格和分子种类进一步确定生成物的种类4进度安排表41进度安排时间进度安排2月10日2月16日收集课题相关的英文文献并翻译2月17日3月2日撰写开题报告3月3日3月23日实验操作制备样品3月24日4月13日结构表征性能测试并分析实验结果3月14日4月27日完善实验补充数据4月28日5月25日数据整理撰写毕业论文5月25日论文答辩利用石墨烯薄膜提高太阳能电池压花玻璃透光率的研究开题报告125参考文献GeimAKNovoselovKSTheriseofgrapheneJNaturematerial2007母志强朱喆杨镓溢杨雨梦杨毓晋李卫冯良桓张静全武莉莉石墨烯的发展现状四川大学学报自然科学版LiDMullerMBGiljeSetalProcessableaqeousdispersionsofgraphenenanosheetsNatureNanotechn2008冯卫东IBM展示运行速度最快的石墨烯晶体管现代物理知识2010徐秀娟秦金贵李振石墨烯研究进展化学进展2009211225592567JuHMHuhSHChoiSHetalStructuresofthermallyandchemicallyreducedgrapheneMaterLett2010643357360DLeeMFRubnerRECohenNanoLett2006623052312LiDMullerMBGiljeSetalProcessableaqeousdispersionsofgraphenenanosheetsNatureNanotechn2008MYangJHeXHuCYanZChengEnvironSciTechnol2011560886094LerfAHeHYRiedlTetal13CandlHmasNMRstudiesofgraphiteoxideanditschemicallymodidiedderivativesJSolidStateIonics20071011857JZhangHYangGShenPChengJZhangSGuoChemCommun20104611121114electrochemicalsupcrcapacitorsJJChemSci200912019PaekSMYooEJHonmaIEnhanccdcyclicpcrformanceandlithiumstoragecapacityofSnOpgraphenenanoporouselcctrodcswiththrcedimcntionallydclaminatcdflcxiblestructureJNanoLett2010972VivekchandSRCRoutCSSubrahmanyarnKSctalGraphenebasedelectrochemicalsupcrcapacitorsJJChemSci200912019LiDMullerMBGiljeSetalProcessableaqeousdispersionsofgraphenenanosheetsNatureNanotechn2008MYangJHeXHuCYanZChengEnvironSciTechnol20114560886094