[發(fā)明專利]石墨烯摻雜于染料敏化太陽能電池的陽極材料及其制法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310098681.5
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103151173A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫岳明;景堯;代云茜;王嘯天;龍歡;施燕瓊;陳宇超;王躍明
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20;C02F1/46
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.石墨烯摻雜于染料敏化太陽能電池的陽極材料，其特征在于由以下步驟制備而得：

a.采用靜電紡絲技術(shù)制備一維石墨烯/陶瓷復(fù)合納米纖維：將氧化石墨烯乙醇溶液注入電紡前驅(qū)體溶液中，其中氧化石墨烯在電紡前驅(qū)體溶液中的添加比例為1wt%-15wt%；電紡過程中溫度為20-25℃，濕度為20%-30%，流速為0.2-0.8mL/h，靜電壓為15.5-16.5kV，用潔凈的鋁箔收集復(fù)合纖維，在氮氣條件下450℃-600℃燒結(jié)3-6h；

b.制備石墨烯導(dǎo)電基底：將氧化石墨烯旋涂在潔凈的石英片表面，在惰性氣氛保護條件下450℃-650℃燒結(jié)，對氧化石墨烯進(jìn)行熱分解，獲得石墨烯/石英片導(dǎo)電基底，其中氧化石墨烯的濃度為5-10g/L，旋涂速度為50-200r/min，惰性氣氛為氮氣和氬氣，程序升溫速率為1℃/min-5℃/min；

c.將所得一維石墨烯/陶瓷復(fù)合納米纖維混入P25二氧化鈦光陽極中，摻雜比例為2.5-20wt%，采用靜電噴霧噴涂在石墨烯導(dǎo)電基底表面，電噴速度為0.05-0.1mL/h，針頭施加靜電高壓為5kV，針頭與基底導(dǎo)電面距離為3cm，噴涂時間為10min-30min后，在惰性氣體180-600℃條件下共燒結(jié)，得到摻雜有石墨烯的染料敏化太陽能電池陽極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述石墨烯摻雜于染料敏化太陽能電池的陽極材料，其特征在于所述電紡前驅(qū)體由配比為2.5mL陶瓷前驅(qū)體,0.3g聚乙烯吡咯烷酮，3mL無水乙醇和3mL的冰醋酸組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述石墨烯摻雜于染料敏化太陽能電池的陽極材料，其特征在于所述陶瓷前驅(qū)體為鈦酸異丙酯、硝酸鈰或乙酰丙酮鋅。

4.石墨烯摻雜于染料敏化太陽能電池的陽極材料的制備方法，其特征在于步驟為：

a.采用靜電紡絲技術(shù)制備一維石墨烯/陶瓷復(fù)合納米纖維：將氧化石墨烯乙醇溶液注入電紡前驅(qū)體溶液中，其中氧化石墨烯在電紡前驅(qū)體溶液中的添加比例為1wt%-15wt%；電紡過程中溫度為20-25℃，濕度為20%-30%，流速為0.2-0.8mL/h，靜電壓為15.5-16.5kV，用潔凈的鋁箔收集復(fù)合纖維，在氮氣條件下450℃-600℃燒結(jié)3-6h；所述電紡前驅(qū)體由配比為2.5mL陶瓷前驅(qū)體,0.3g聚乙烯吡咯烷酮，3mL無水乙醇和3mL的冰醋酸組成；所述陶瓷前驅(qū)體為鈦酸異丙酯、硝酸鈰或乙酰丙酮鋅；

b.制備石墨烯導(dǎo)電基底：將氧化石墨烯旋涂在潔凈的石英片表面，在惰性氣氛保護條件下燒結(jié)450℃-650℃，對氧化石墨烯進(jìn)行熱分解，獲得石墨烯/石英片導(dǎo)電基底，其中氧化石墨烯的濃度為5-10g/L，旋涂速度為50-200r/min，惰性氣氛為氮氣和氬氣，程序升溫速率為1℃/min-5℃/min；

c.將所得一維石墨烯/陶瓷復(fù)合納米纖維混入P25二氧化鈦光陽極中，摻雜比例為2.5-20wt%，采用靜電噴霧噴涂在石墨烯導(dǎo)電基底表面，電噴速度為0.05-0.1mL/h，針頭施加靜電高壓為5kV，針頭與基底導(dǎo)電面距離為3cm，噴涂時間為10min-30min后，在惰性氣體180-600℃條件下共燒結(jié)，得到摻雜有石墨烯的染料敏化太陽能電池陽極材料。

5.權(quán)利要求1所述石墨烯摻雜于染料敏化太陽能電池的陽極材料的應(yīng)用，其特征在于將所得陽極材料與做為陰極的Pt電極放入封壓設(shè)備進(jìn)行封裝，并注入電解質(zhì)溶液，得到組裝染料敏化太陽能電池。

6.權(quán)利要求1所述石墨烯摻雜于染料敏化太陽能電池的陽極材料在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。