[發(fā)明專利]一種褐煤衍生碳材料的制備方法和應(yīng)用有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710404868.1 | 申請(qǐng)日： | 2017-06-01 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107253709B | 公開（公告）日： | 2019-10-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 郝策;景洪宇;史彥濤;宋雪旦;任素貞;安永林 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 大連理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C01B32/05 | 分類號(hào)： | C01B32/05;H01G9/20 |
| 代理公司： | 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212 | 代理人： | 李娜;李馨 |
| 地址： | 116024 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 褐煤 衍生 材料 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明涉及一種褐煤衍生碳材料的制備方法及其在染料敏化太陽能電池對(duì)電極中的應(yīng)用，屬于太陽能電池領(lǐng)域。一種褐煤衍生碳材料的制備方法，惰性氣氛下，將褐煤顆粒于700～800℃煅燒至少1.5h，得褐煤衍生碳材料。本發(fā)明所述對(duì)電極的制備方法成本低，環(huán)境友好，操作簡單，穩(wěn)定性好，光電轉(zhuǎn)換效率高，且導(dǎo)電性和催化活性很好，組裝成染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率較高，與鉑電極的光電轉(zhuǎn)化效率相當(dāng)，是一種很有潛力的染料敏化太陽能電池對(duì)電極的替代材料。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種褐煤衍生碳材料的制備方法及其在染料敏化太陽能電池對(duì)電極中的應(yīng)用，屬于太陽能電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)
染料敏化太陽能電池，因其具有簡單的制備工藝、較低的制作成本以及對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前傳統(tǒng)使用的基于Pt納米材料的對(duì)電極仍然保持著最高的光電轉(zhuǎn)化效率的記錄。但其儲(chǔ)量有限，造價(jià)昂貴，此外，Pt容易被電解質(zhì)腐蝕。因此有必要尋找替代Pt的電催化劑。作為電極材料不僅要有良好的導(dǎo)電性，同時(shí)，要具有一定的催化能力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種成本低，環(huán)境友好，操作簡單，光電轉(zhuǎn)換效率高，且穩(wěn)定性很好的褐煤衍生碳材料的制備方法及其在染料敏化太陽能電池對(duì)電極中的應(yīng)用。
本發(fā)明采用綠色路線制備了褐煤衍生碳材料，期間不使用其他有毒有害前驅(qū)體、摻雜劑及活化劑，而是利用褐煤自身豐富的固有金屬作為催化活性中心，催化石墨化碳的形成，從而增強(qiáng)導(dǎo)電性和催化活性。
一種褐煤衍生碳材料的制備方法，惰性氣氛下，將褐煤顆粒于700～800℃煅燒至少1.5h，得褐煤衍生碳材料。
本發(fā)明所述惰性氛圍可由惰性氣體提供，如高純氬氣或氮?dú)獾取?/p>
本發(fā)明所述煅燒工藝可于本領(lǐng)域公開的煅燒設(shè)備中進(jìn)行，如管式爐等。
進(jìn)一步地，所述煅燒時(shí)間為1.5～3h。
本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案為：惰性氣氛下，將褐煤顆粒程序升溫至700～800℃并于700～800℃煅燒至少1.5h，后自然降至室溫，得褐煤衍生碳材料，
其中，所述程序升溫為：由室溫升到400℃，升溫速率：5℃/min；再由400℃升到800℃，升溫速率：2℃/m in。
進(jìn)一步地，所述褐煤顆粒按下述方法制得：
1)將大塊褐煤用咖啡機(jī)磨碎，研磨2～3次，每次研磨時(shí)間2min；再將其放入球磨罐中球磨1～3h；過200目篩，置于真空干燥箱中100～120℃進(jìn)行干燥；
2)將步驟1)所得的褐煤置于球墨罐中，加入不銹鋼珠，在手套箱里充滿惰性氣體，封裝好罐體，球磨20～24h；將球磨好的褐煤粉末利用無水乙醇浸泡2～3次，棄去上層液體，將下層沉淀物于烘箱中烘干。
優(yōu)選地，步驟2)中，200目以下褐煤與不銹鋼珠用量比為1～2g：25～50g，不銹鋼珠直徑為1～1.2cm；惰性氣體為高純氬氣；球磨機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置為400～500轉(zhuǎn)/分；球磨好的褐煤粉末與無水乙醇用量比為1～2g：35～50mL；烘箱溫度設(shè)置為40～80℃。
本發(fā)明所述褐煤衍生碳材料的制備方法包括后處理的步驟，將煅燒后所得褐煤衍生碳材料利用濃度為1.5～2.5mol/L HCl超聲處理后，抽濾，洗滌，干燥。
進(jìn)一步地，所述煅燒后所得褐煤衍生碳材料與濃度為1.5～2.5mol/L的HCl用量比為100～120mg：35～50mL。
本發(fā)明的另一目的是提供由上述方法制得的褐煤衍生碳材料及其在染料敏化太陽能電池對(duì)電極中的應(yīng)用。
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