基本信息
- 项目名称：
- 石墨烯/硅复合材料光电极的制备、表征及光电转化性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目制备出石墨烯/硅异质结光电极，并通过SEM，TEM，Raman等手段对光电极进行了表征，通过XPS分析了光电极的表面成分，通过SPV，IV测试研究了光电极的光电化学性质。研究结果表面：制备的石墨烯/硅光电极能够在水溶液中使用，光电流显著高于硅片，而且非常稳定。 项目成果以研究型论文的形式，于2011年在期刊Applied Surface Science上发表。
- 详细介绍：
- 石墨烯是一种零禁带半导体材料，具有比表面积大，电子迁移率高，透明性好等特点，可作为透明电极使用。当石墨烯与光响应材料结合成异质结后，入射光可以透过石墨烯薄膜激发底层光响应材料产生光致空穴-电子对，电子和空穴在异质结内建电场的作用下反向移动。由于石墨烯电子迁移率高，被内建电场分离的电子到达石墨烯后迅速迁移，实现提高光响应材料的光电转化效率。 ...(查看更多)
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 硅是一种良好的半导体材料，目前广泛地应用于太阳能光伏领域。然而由于硅比较活泼，很难在含水溶液中使用，因此它的使用范围受到限制，可能的解决办法就是利用透明电极材料做保护。石墨烯是一种零禁带半导体材料，具有比表面积大，电子迁移率高，透明性好等特点，可作为电极的上层材料使用。本项目基于这点考虑，设计制作了在水溶液中稳定高效的石墨烯/硅复合材料光电极。
科学性、先进性及独特之处
- 首次制备出石墨烯与硅的异质结结构光电极，显著提高了硅的光响应。石墨烯最为保护层，实现了硅在水溶液中高效稳定的光电流输出。
应用价值和现实意义
- 作品成果利用石墨烯作为保护层，实现了硅作为光转换材料在水溶液中的高效稳定的光电流输出，使在太阳能光伏领域得到广泛应用的硅材料有望应用于光解水产氢和光催化降解污染物等领域。
学术论文摘要
- The graphene(Gr)/Si electrodes were fabricated by electrophoresis method and then following an annealing process.After annealing at 400 ◦C, the Gr/Si electrodes displayed high photoresponse a...(查看更多)
获奖情况
- 1.作品获第十届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛“特等奖”。 2.文章于2011年在Applied Surface Science（SCI，IF=1.616）上发表。 检索：Applied Surface Science 257 (2011) 7714–7718（项目负责人为第一作者）
鉴定结果
- Applied Surface Science 257 (2011) 7714–7718 DOI：10.1016/j.apsusc.2011.04.015
参考文献
- 【1】K.S.Kim.etal Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes, Nature 457(2009)706-710. 【2】Z.S.Wu, S. Pei,W. Ren, D. Tang, L. Gao, B. Liu, F. Li, C. Liu,...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 1972年，Fujishima和Honda发现TiO2电极能够光催化分解水，4年以后，Cary 等人于报道了难以生化降解的有机污染物多氯联苯能够被紫外光照射下的TiO2快速分解。此后的近40年，光催化技术在环境污染物控制领域得到了广泛的研究，已发现有3000多种难降解有机污染物可以被光催化降解。此后的近40年，光催化技术在环境污染物控制领域得到了广泛的研究，已发现有300...(查看更多)
