[發明專利]一種氮摻雜石墨烯對電極制備方法及其在染料敏化太陽能電池中的應用

在審

• 申請號: 201410763091.4
• 申請日: 2014-12-13
• 公開（公告）號: CN104465113A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 孫喆;張亞珂;王輝;梁茂;薛松
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

1.一種氮摻雜石墨烯對電極的制備方法，其特征在于，本方法包括以下步驟：

1）氮摻雜石墨烯漿料的制備

將采用Hummer方法制備的一定氧原子含量的氧化石墨烯粉末，在機械攪拌條件下溶于去離子水中，配成一定濃度的氧化石墨烯水分散液,

取50mL上述氧化石墨烯水分散液，加入一定質量的尿素和質量分數為98%的濃硫酸，攪拌15min，形成氧化石墨烯水熱反應前驅體，將上述前驅體置于聚四氟乙烯反應釜中，在180^oC下反應一定時間，而后用一定體積比的去離子水和乙醇混合溶液洗滌所得沉淀物，得到pH值為7.0的氮摻雜石墨烯懸浮液，最后將該氮摻雜石墨烯懸浮液置于離心機中于3500rpm下離心分離30分鐘得到氮雜石墨烯漿狀物；

2）使用刮刀方法將步驟1）中所得氮摻雜石墨烯漿狀物涂布于1.5cm×2cm?方塊電阻15Ω的FTO導電玻璃上，使用透明膠帶將涂布石墨烯漿料層的厚度控制在60um，而后，將負載氮摻雜石墨烯的導電玻璃置于馬弗爐于一定下燒結2小時，制得氮摻雜石墨烯對電極。

2.根據權利要求1所述氮摻雜石墨烯對電極的制備方法，其特征在于：所述氧化石墨烯粉末的氧原子含量為20?-30?%（原子百分數），氧化石墨烯水分散液濃度為0.5-3?mg/mL。

3.根據權利要求1所述氮摻雜石墨烯對電極的制備方法，其特征在于：所述的尿素加入量為1-10?g，所述濃硫酸的加入量為2-16?g。

4.根據權利要求1所述氮摻雜石墨烯對電極的制備方法，其特征在于：所述前驅體在聚四氟乙烯反應釜中反應時間為1-20?h。

5.根據權利要求1所述氮摻雜石墨烯對電極的制備方法，其特征在于：所述去離子水和乙醇混合溶液中水和乙醇的體積比為0.2-5.0。

6.根據權利要求1所述氮摻雜石墨烯對電極的制備方法，其特征在于：所述負載氮摻雜石墨烯的導電玻璃于馬弗爐中的燒結溫度為80-400?℃。

7.一種如權利要求1所述氮摻雜石墨烯對電極的應用，用于制備染料敏化太陽能電池，其特征在于：方法如下，

將納米晶二氧化鈦漿料涂覆于經過清洗烘干的FTO導電玻璃表面，于450℃燒結得到的二氧化鈦薄膜，將薄膜加熱至70-90?℃后浸入光敏染料中吸附24-48小時形成二氧電極化鈦薄膜并作為光陽極，將制得的氮摻雜石墨烯對電極作為光陰極，在光陽極和對電極之間填充鈷基電解質并封裝。

8.根據權利要求7所述氮摻雜石墨烯對電極的應用，其特征在于：所述的鈷基電解質的組成為0.25M鄰菲羅啉鈷(II)六氟化磷鹽{[Co(II)(phen)₃](PF₆)₂}、0.05M鄰菲羅啉鈷(III)六氟化磷鹽{[Co(III)(phen)₃]?(PF₆)₃}、0.1M二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiTFSI)和1.0M叔丁基吡啶(tBP)的乙腈溶液。