[發(fā)明專利]過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極及其制備和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410225927.5
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103985552A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周震;劉順暢;荊宇;魏進(jìn)平
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極，其特征在于它是將過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合物負(fù)載到導(dǎo)電基底上制備得到的，具體過程是將合成的過渡金屬硫化物石墨烯復(fù)合物分散在粘合劑溶液中，通過刮涂鍍膜于導(dǎo)電基底上，將鍍膜后的導(dǎo)電基底60-110℃干燥3-12h，冷卻到室溫；然后于350-500℃氬氣或氮?dú)鈿夥障蚂褵?-10小時(shí)，冷卻到室溫，得到染料敏化太陽能電池的過渡金屬硫化物石墨烯復(fù)合材料對電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極，其特征在于所述的過渡金屬化合物，氧化石墨烯與還原性硫化劑的質(zhì)量比：1∶0.05-0.5∶0.25-1；過渡金屬硫化物石墨烯復(fù)合材料與粘合劑的質(zhì)量比：1∶0.1-0.5。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極，其特征在于所述的過渡金屬化合物為：MCl_x或M(NO₃)_x，M為鎘，銅，鐵，鎳或鈷，x＝2或3；還原性硫化劑為：硫化鈉，硫化鉀，硫代乙酰胺或L-半胱氨酸中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極，其特征在于所述的過渡金屬化合物為氯化鎘。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極，其特征在于所述的導(dǎo)電基底為導(dǎo)電玻璃或金屬銅，鋁。

6.一種權(quán)利要求1所述的過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將可溶性過渡金屬化合物與氧化石墨烯在溶劑水，或乙二胺或乙醇與水(1∶1v％)的混合溶液中混合并超聲處理0.5-2h，得到前驅(qū)體懸浮液，向前驅(qū)體懸浮液中加入已經(jīng)溶于相同溶劑的還原性硫化劑，充分?jǐn)嚢杌旌系玫阶罱K的反應(yīng)物混合溶液；

2)反應(yīng)物混合液在密閉條件下進(jìn)行加熱反應(yīng)，反應(yīng)條件為：溫度110-180℃，時(shí)間10-24h；反應(yīng)后冷卻至室溫，生成物用水和無水乙醇分別洗滌并干燥，得到過渡金屬硫化物石墨烯復(fù)合材料粉末；

3)將得到的過渡金屬硫化物石墨烯復(fù)合材料粉末分散在粘合劑溶液中，充分?jǐn)嚢杌蜓心ブ频脻{料；將漿料均勻刮涂在導(dǎo)電基底上，在60～110℃干燥3-12h后冷卻至室溫；

4)在氬氣或氮?dú)鈿夥障?，將上述鍍膜?dǎo)電基底在350-500℃下煅燒2-10個(gè)小時(shí)，然后冷卻到室溫，得到過渡金屬硫化物石墨烯復(fù)合材料對電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟1)所述的過渡金屬化合物和氧化石墨烯的混合物與溶劑的質(zhì)量比為：1∶200-500；溶劑為水，或乙二胺或乙醇與水(1∶1v％)的混合溶液。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟1)所述的還原性硫化劑與溶劑的質(zhì)量比為：1∶50-300；溶劑為水，乙二胺或乙醇與水(1∶1v％)的混合溶液。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟3)所述粘合劑溶液為聚乙一醇(PEG)與乙醇以任意比例混合的混合溶液。

10.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的過渡金屬硫化物與石墨烯復(fù)合材料對電極制成的染料敏化的太陽能電池。