[發明專利]一種負載型催化劑制備方法及其在染料敏化太陽能電池對電極上的應用

無效

• 申請號: 201310421221.1
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103480385A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 郭明星;唐蓓蓓;姜維;尹淑慧
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B01J23/86
• 分類號: B01J23/86;B01J23/28;B01J23/882;B01J23/26;B01J23/80;H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術領域

本發明涉及一種負載型催化劑制備方法及其在染料敏化太陽能電池對電極上的應用，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

在社會日益高速發展的大趨勢下，高效環保能源的利用成為萬眾矚目的課題。染料敏化太陽能電池具有理論轉換效率高、制作工藝簡單、材料來源豐富、可塑性強、無污染以及透明度高等特點，為大規模、低成本及高效率的利用太陽能開辟了一條新途徑。目前，常用的染料敏化太陽能電池的對電極是載有貴金屬鉑（Pt）的導電玻璃。但是鉑對電極價格高昂、儲量十分有限并且電解液中的氧化還原電對（I₃^-/I^-）對金屬鉑有腐蝕作用。這些缺點嚴重限制了鉑在染料敏化太陽能電池中大規模生產和應用的前景。因此，為了降低染料敏化太陽能電池的制作成本，提高染料敏化太陽能電池的光電轉換效率，加快其在商業化應用中的發展速度，開發可替代金屬鉑的高效低成本對電極催化材料具有重要而深遠的意義。

碳材料作為染料敏化太陽能電池的對電極已經被驗證了其較好的催化效能,例如碳納米管的應用(Wu?M?X,Lin?X,et?al.Energy?Environ.Sci.,2011,4,2308-2315)，碳-PEDOT復合材料的應用（Simon?J?Thompson,et?al.J.Phys.2013,46.2:024007）。但是美中不足的是，碳材料的附著性不是很理想，穩定性較差，因而在大工業生廠上有很大的局限性。無機化合物作為染料敏化太陽能電池對電極材料如SnSx（Chen?X,Hou?Y,et?al.Chem.Commun.,2013,49,5793-5795）,CoS(Wang?M,A.M.Anghel,B.Marsan,et?al.J.Am.Chem.Soc.,2009,131,15976-15976.),MoS₂(Yue?G,Wu?J.H,et?al.J.Mater.Chem.A,2013,1,1495-1501),WS₂(Wu?M?X,Wang?Y,et?al.Phys.Chem.Chem.Phys.,2011,13,19298-19301.),NiS(Sun?H,Qin?D,et?al.Energ?Environ.Sci.,2011,4,2630-2637.),TiN(Jiang?Q?W,Li?J?R,Gao?X?P,Chem.Commun.,2009,6720-6722),NiSe₂(Gong?F,Xu?X,Li?Z?Q,Zhou?G,Wang?Z?S,Chem.Commun,2013,49,1437-1439),因其良好的附著性，較理想的光電轉換效率也被作為理想的染料敏化太陽能電池對電極材料。

發明內容

本發明通過以碳材料作為載體，金屬元素作為活性組分，采用浸漬法合成一種負載型催化劑，解決了上述問題。

本發明提供了一種負載型催化劑制備方法，所述制備方法為將金屬鹽Ⅰ、金屬鹽Ⅱ與碳源按摩爾比1：（0.1～10）：（10～100）在水中浸漬、烘干、焙燒；

所述金屬鹽Ⅰ和金屬鹽Ⅱ的陽離子選自鈦離子、釩離子、鉻離子、錳離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、銅離子、鋅離子、鎵離子、鍺離子、鋯離子、鈮離子、鉬離子、銀離子、鎘離子、銦離子、錫離子、銻離子、鎢離子、鑭離子、鈰離子、釹離子、銪離子、鉺離子和鐿離子中兩種不同的金屬離子。

本發明所述金屬鹽Ⅰ、金屬鹽Ⅱ與碳源的摩爾比優選為1：（0.5～5）：（15～50）。

本發明所述金屬鹽Ⅰ和金屬鹽Ⅱ的陽離子優選自鉻離子、錳離子、鈷離子、鋅離子、鈦離子、鎳離子、銅離子、鋯離子、鈮離子、銦離子、錫離子、鑭離子和鈰離子中兩種不同的金屬離子。

本發明所述碳源優選為有序介孔碳、活性炭、炭黑、導電碳、色素碳、碳纖維、碳納米管、C₆₀和廢棄的打印機墨粉中的一種。

本發明所述浸漬時間優選為6～24h。

本發明所述烘干溫度優選為30～100℃。

本發明所述焙燒條件優選為在惰性氣體保護下400～1000℃焙燒1～12h。

本發明另一方面的目的在于提供上述本發明所述的方法制備得到的負載型催化劑。