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低溫法合成三維皺褶石墨烯

為了解決w wear換電池的問題，作者劉昀佩 這樣論述：

石墨烯具有出色的傳導熱、電及機械性質並含有高表面積，常被用做電池、催化劑、複合材料等應用。但石墨烯在合成或加工處理時，因凡得瓦力的作用導致重新堆疊，此行為降低了石墨烯優異的性質，更嚴重的問題是無法均勻分佈在材料中。將二維石墨烯組裝成三維結構是最有效解決聚集的辦法，皺褶球狀的結構減少石墨烯片彼此間的接觸面積，藉此削弱凡得瓦力的作用，因而具有抗聚集的性質。因此我們的研究提供了一種低溫合成三維皺褶球狀氧化石墨烯的方法。本研究設備簡單且容易操作，成功合成的皺褶球狀石墨烯相較其他碳材料，可分散於各式溶劑中且能長時間穩定懸浮。另外經過 39 MPa 高壓的施力也不會破壞三維結構，仍可重新再分散於溶劑中，

顯示結構具有很高的抗壓強度。藉由調控氧化石墨烯濃度與冷凍速率，得知氧化石墨烯的濃度由低至高，產物結構為長條狀逐漸形成球狀。而冷凍速率越快，瞬間形成的冰核產生極大的壓力，導致氧化石墨烯片皺褶。因此探究出了先前文獻沒有報導的於低溫下石墨烯形成皺褶球狀結構的機制。最後將皺褶球狀石墨烯應用於熱界面材料中，透過導熱裝置量測，證實相比片狀的石墨烯，皺褶球狀石墨烯更有效增加整個膠體的傳熱性質。

以金奈米顆粒和金/矽核殼奈米顆粒混合至介孔層之染料敏化太陽能電池光伏特性研究

為了解決w wear換電池的問題，作者吳耀傑 這樣論述：

本研究中，利用金奈米顆粒 (Gold nanoparticles, AuNPs)和金/矽核殼金奈米顆(gold/silica core shell nanoparticles, Au@SiO2)分別加入至二氧化鈦薄膜並應用於染料敏化太陽能電池 (Dye-Sensitized solar cells, DSSCs)。此研究也將兩種奈米顆粒所製備之光電極，進行光電特性分析，並分為兩部分探討。第一部分利用常見的檸檬酸鈉法(Turkevich method)製備金奈米顆粒溶液，以不同光吸收度(0.2 abs, 0.4 abs, 0.6 abs, and 0.8 abs) 之金奈米顆粒混合至二氧化鈦薄

膜中，其藉由刮刀法製備複合光電極(Au-TiO2 photoanode)；第二部分則是利用先前製備不同光吸收度 (0.2 abs, 0.4 abs, 0.6 abs, and 0.8 abs) 之金奈米顆粒，並在周圍覆蓋二氧化矽形成核殼結構，並進一步混合至二氧化鈦薄膜製備複合光電極(Au@SO2-TiO2 photoanode)。最後將金奈米顆粒和金/矽核殼金奈米顆粒所製備之複合光電極進行封裝，並量測其太陽能電池之長期穩定性。兩種奈米顆粒所製備之複合光電極之表面形態會利用利用場發射掃描式電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscopy, FE-

SEM) ；染料吸附量和光吸收度藉由紫外光-可見光光譜儀(UV-Vis Spectrophotometer)量測；電池內部各介面阻抗藉由電化學阻抗分析儀(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)分析；最後利用太陽光模擬器系統(Solar Simulator System)和分光量測效率系統(Incident Photon-to-electron Conversion Efficiency, IPCE)探討其光電特性和量子效率。研究結果顯示，金奈米顆粒光吸收度為0.2 abs時擁有最佳光伏特性，其金奈米顆粒複合光電極 (0.2 abs Au-TiO

2 photoanode) 之光電轉換效率 (Photoelectric conversion efficiency, PCE) 由3.77%提到4.69%；而金/矽核殼金奈米顆粒則是光吸收度為0.4 abs時擁有最佳光伏特性，其金/矽核殼金奈米顆粒複合光電極(0.4 abs Au@SiO2-TiO2 photoanode)之光電轉換效率為4.74%。結果也顯示由於金奈米顆粒之侷部表面電漿共振特性，助於提升光電極之光捕獲效率，進而提升其光電轉換效率。而金/矽核殼奈米顆粒之抗腐蝕特性則可以進一步防止金奈米顆粒被電解液腐蝕，使載子之間的再結合效應隨之下降。