石墨烯衍生物的制備及其在光電池上的應(yīng)用.pdf

1、化石能源是人類(lèi)生產(chǎn)生活中使用最為廣泛的能源形式，但是它的大規(guī)模使用帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)由于它的不可再生性，也使人類(lèi)陷入了嚴(yán)峻的能源危機(jī)中。太陽(yáng)能是一種可再生的清潔能源，對(duì)它進(jìn)行合理的利用是人類(lèi)解決目前的環(huán)境和能源危機(jī)的有效途徑。染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye-sensitized Solar Cells，DSSCs)是一種新型的太陽(yáng)能電池，它具有低成本、高效率、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，因此引起了人們的普遍關(guān)注。金屬Pt具有導(dǎo)電性能好、催化活性高

2、的優(yōu)點(diǎn)，被用作DSSCs的對(duì)電極(Counter Electrode，CE)材料。但是Pt是一種稀有金屬，儲(chǔ)量有限，因此價(jià)格昂貴，阻礙了DSSCs的大規(guī)模使用。另一方面，Pt在電解質(zhì)中的穩(wěn)定性不好，這會(huì)影響DSSCs的使用壽命?；谝陨系膯?wèn)題，本文旨在研究高效、廉價(jià)、穩(wěn)定的材料替代Pt作為CE材料，主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)使用高溫原位法合成了二硫化鉬/還原氧化石墨烯（MoS2/RGO）復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)中，MoS2生長(zhǎng)在RGO的

3、基平面上，暴露出眾多具有催化活性的邊界，同時(shí)，由于MoS2的生長(zhǎng)，RGO片層之間的堆疊和團(tuán)聚現(xiàn)象得到了抑制，它的大比表面積也能使MoS2與電解液的接觸面積增大。因此，在該復(fù)合材料中，MoS2主要提供了大的催化活性，而RGO則作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性。循環(huán)伏安測(cè)試和電化學(xué)阻抗譜分析均表明該材料對(duì)I-3還原反應(yīng)的催化活性與Pt接近，光電測(cè)試結(jié)果表明，以該材料作為CE的DSSC得到了6.70％的光電轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到了相同條件下Pt電極的效

4、率的98％(6.86％)。
　　(2)使用一步水熱合成法，在導(dǎo)電玻璃表面生長(zhǎng)一層CoS/NiS/RGO（CoS:硫化鈷，NiS:硫化鎳）復(fù)合材料，并將它作為CE。該方法避免了復(fù)合材料到導(dǎo)電玻璃的二次轉(zhuǎn)移，簡(jiǎn)化了制備過(guò)程，同時(shí)也使材料與導(dǎo)電基底之間的附著力大大增加。該材料中，CoS、NiS主要是催化活性的來(lái)源，而RGO則是材料優(yōu)良導(dǎo)電性的保證。循環(huán)伏安測(cè)試和電化學(xué)阻抗測(cè)試結(jié)果表明，該材料具有能與Pt媲美的催化活性。將它組裝成DSSC

5、后，得到光電轉(zhuǎn)換效率為6.73％，相當(dāng)于相同條件下Pt對(duì)電極電池效率的96％(6.99％)。
　　(3)另外，本研究將MoS2/RGO復(fù)合材料作為電磁波吸收材料并測(cè)試了它的吸波性能。結(jié)果表明，在復(fù)合材料填充比為10 wt％、厚度為1.9mm和2.0 mm時(shí)，它的有效吸波頻帶寬為5.72 GHz。當(dāng)它的厚度為2.3 mm時(shí)，在頻率為11.68 GHz處達(dá)到了最低的反射損耗:-50.9 dB。因此認(rèn)為它是電磁波吸收材料領(lǐng)域的一種新型材