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螺旋藻藻胆蛋白的提取及其对太阳能电池光阳极的敏化研究

赵琳  
【摘要】: 本论文综述了螺旋藻、藻胆蛋白和染料敏化TiO2太阳能电池的结构、基本原理及其发展概况,在此基础上重点研究了螺旋藻的培养、藻胆蛋白的提取及其对染料敏化太阳能电池光阳极的敏化作用。 首先采用Z氏培养基对所购螺旋藻种进行实验室扩大培养,观察了其生长情况,并通过定期监测,绘制了生物量-时间曲线。在此基础上,探索了以废水、海水为营养源进行混合培养的方法,得到了最佳废水/海水混合配比,这种方法培养的螺旋藻为藻胆蛋白的大量提取提供了廉价原料,并净化了废水。 主要采用溶胀法提取藻胆蛋白,以正交实验考察了提取温度、提取时间和溶胀加水量这三个主要因素对藻胆蛋白提取效果的影响。结果表明,最佳提取温度为35℃、提取时间为6天、加水量为2.868ml/mg干藻。 以钛酸四正丁酯、乙醇、二乙醇胺、聚乙二醇和去离子水等为原料,采用溶胶-凝胶法在导电玻璃上涂制TiO2薄膜,并用藻胆蛋白使其敏化,制备得到染料敏化TiO2光阳极。通过正交实验,考察了蛋白浓度、敏化温度和敏化时间对藻胆蛋白敏化TiO2薄膜效果的影响。结果表明,最佳敏化条件为蛋白浓度308.94μg/ml,敏化温度15℃,敏化时间40min。其中主要影响因素为蛋白浓度。 在导电玻璃上通过干石墨涂覆法制得了对电极,以I和KI的饱和乙腈溶液为电解质,与染料敏化TiO2光阳极组装成电池,测试相应敏化光阳极和电池的性能,研究光阳极敏化效果对电池性能的影响,并考察了分别在硝酸镧和硝酸钆溶液中藻胆蛋白的敏化效果,结果表明金属离子的掺杂可明显提高电池的光电压。


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