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混合量子点敏化太阳能电池中α-Al2O3和M-Al2O4尖晶石纳米复合材料的合成及电化学性能
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2022-10-11 , DOI: 10.1038/s41598-022-21186-4 Sawsan A Mahmoud 1 , Moustafa E Elsisi 2 , Asmaa F Mansour 2
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更新日期:2022-10-13
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2022-10-11 , DOI: 10.1038/s41598-022-21186-4 Sawsan A Mahmoud 1 , Moustafa E Elsisi 2 , Asmaa F Mansour 2
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本研究的目的是描述氧化铝纳米颗粒和金属铝酸盐尖晶石纳米颗粒作为光阳极在量子点光伏中的性能。采用溶胶-凝胶自燃法成功合成了Al 2 O 3 NPs、CoAl 2 O 4、CuAl 2 O 4、NiAl 2 O 4和ZnAl 2 O 4 。Al 2 O 3 NPs 和 MAl 2 O 4的形成(M=Co、Cu、Ni、Zn) 纳米复合材料通过使用 XRD、UV-Vis、FTIR、FE-SEM 和 EDX 光谱等多种特性进行了确认。XRD表明CoAl 2 O 4具有比CuAl 2 O 4 、 NiAl 2 O 4和ZnAl 2 O 4更小的微晶尺寸(12.37 nm) 。FTIR 证实了在 1100 °C 下煅烧样品的单相尖晶石结构的形成。我们的研究表明,纯 Al 2 O 3 NP s的能隙 (1.37 eV) 低于合成的 MAl 2 O 4在紫外-可见光照射下。由于光生电子和形成的空穴之间的良好分离,含有ZnAl 2 O 4纳米复合材料和CdS QDs的电池具有最高的效率8.22%和22.86 mA cm -2的电流密度,而基于NiAl 2 O 4作为光电极,6 个循环的 CdS/ZnS QDs 和 P-rGO 作为对电极实现了 15.14% 的最佳 (PCE) 功率转换效率和 28.22 mA cm -2的电流密度。电化学阻抗谱表明,ZnAl 2 O 4和 NiAl 2 O 4纳米复合材料的最高光生电子寿命(τ n)分别为 11*10 -2和 96*10 -3 ms ,最低扩散速率(K eff)分别为 9.09 和 10.42 ms -1。
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