硫化物合成及其在染敏太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、對(duì)電極作為染料敏化太陽(yáng)能電池（dye-sensitized solar cells，DSC）三個(gè)重要組成部分之一，最常使用的催化材料是貴金屬Pt。但由于Pt價(jià)格昂貴，并且易被碘電解液腐蝕，所以極大限制了基于Pt作為對(duì)電極的DSC商業(yè)化進(jìn)程。為了降低DSC的制作成本以及提高其穩(wěn)定性，研究并開(kāi)發(fā)低成本、高效的DSC對(duì)電極非鉑類催化材料就顯得至關(guān)重要。
　　 近年來(lái)，硫化物材料因資源豐富、安全、環(huán)境友好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用

2、于石油產(chǎn)品的催化、潤(rùn)滑材料和耐高溫材料等領(lǐng)域，但將硫化物用于DSC對(duì)電極材料的文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。本文合成幾種不同的硫化物，將其與不同碳材料摻雜形成復(fù)合材料，并將硫化物及復(fù)合材料分別用作DSC對(duì)電極材料，組裝電池，測(cè)試其光電性能，得到如下結(jié)論:
　　 首先，通過(guò)改進(jìn)合成方法獲得形貌可控的ZnS和MoS2粒子，分別以這兩種材料制作DSC的對(duì)電極。以ZnS為對(duì)電極催化材料的DSC效率為1.40％，以MoS2為對(duì)電極催化材料的DSC效率達(dá)到

3、6.44％。
　　 其次，對(duì)ZnS和MoS2兩種硫化物分別進(jìn)行不同質(zhì)量比的碳摻雜，得到復(fù)合材料。碳材料包括活性碳(Ca)、導(dǎo)電碳粉(Cc)和碳納米管(CNTs)。其中以Ca、Cc和CNTs摻雜ZnS作為對(duì)電極材料的DSC效率分別為3.30％、5.33％和4.82％，以Ca、Cc和CNTs摻雜MoS2作為對(duì)電極材料的DSC效率分別為6.84％、4.96％和7.29％。由此可見(jiàn)，加入具有良好導(dǎo)電性和抗腐蝕性的活性碳、導(dǎo)電碳粉和碳納米

4、管后，較好地改善了硫化物材料對(duì)催化傳統(tǒng)氧化還原電對(duì)(I3-/I-)循環(huán)反應(yīng)的催化性能。
　　 最后，通過(guò)塔菲爾極化曲線(Tafel)、循環(huán)伏安(C-V)和電化學(xué)阻抗(EIS)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了硫化物材料及復(fù)合材料對(duì)I3-/Ir電對(duì)的催化機(jī)理研究。發(fā)現(xiàn)ZnS和MoS2以及其碳摻雜復(fù)合材料在對(duì)傳統(tǒng)氧化還原電對(duì)（I3/I-）的還原反應(yīng)中均表現(xiàn)出較高的催化性能。
　　 綜上所述，本論文合成了兩種硫化物催化材料，并將其與不同碳材料摻雜形成