過(guò)渡金屬硫化物-石墨烯復(fù)合薄膜的制備及其光電性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)對(duì)電極材料鉑由于儲(chǔ)量稀少、價(jià)格昂貴且容易被電解質(zhì)腐蝕等缺點(diǎn)，制約著染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。近年來(lái)尋找合適的對(duì)電極材料來(lái)取代鉑成為DSSC的重點(diǎn)之一。過(guò)渡金屬硫化物由于具有較好的催化性能、在自然界中儲(chǔ)量豐富而成為理想的對(duì)電極材料。此外，為了深挖材料的催化性能，本文提出將過(guò)渡金屬硫化物和二維材料石墨烯進(jìn)行有效復(fù)合，利用石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)電特性和比表面積較大的特點(diǎn)，以期獲得性能更優(yōu)的對(duì)電極材料。為此本論文進(jìn)行了以下的研究:

2、
　　采用電化學(xué)方法制備了MoS2/rGO復(fù)合薄膜作為對(duì)電極，這種方法直接將復(fù)合材料生長(zhǎng)在FTO上形成對(duì)電極，無(wú)需先制備材料再進(jìn)行旋涂、滴涂等制成對(duì)電極，簡(jiǎn)化了步驟。研究表明，生長(zhǎng)出的MoS2是顆粒狀的，石墨烯的引入促進(jìn)了MoS2的生長(zhǎng)，使得硫化鉬顆粒聚集凸起，這種形貌有效的提高了電解質(zhì)的擴(kuò)散能力。CV曲線測(cè)試得到，復(fù)合對(duì)電極有著較小的Epp以及較大的還原電流密度，這表明復(fù)合對(duì)電極的催化性能較高;此外阻抗譜測(cè)試表明，復(fù)合對(duì)電極有著

3、相對(duì)較低的Rct，這意味著電荷在電極和電解質(zhì)之間可以更快的傳輸。通過(guò)調(diào)節(jié)石墨烯的沉積時(shí)間來(lái)得到性能最優(yōu)的復(fù)合對(duì)電極，當(dāng)石墨的沉積時(shí)間為80秒時(shí)，基于MoS2/rGO的DSSC的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了8.01％，這和鉑基DSSC的轉(zhuǎn)換效率相當(dāng)。此外，基于這種復(fù)合對(duì)電極的DSSC在多次重復(fù)測(cè)試后，J-V曲線依舊能夠保持基本重合，表明制得的對(duì)電極具有較好的穩(wěn)定性，而其機(jī)械性能方面的表現(xiàn)更為優(yōu)異，采用粘性較好的膠帶反復(fù)按壓，并沒(méi)有材料被粘下來(lái)，這些都證

4、明了電化學(xué)方法的有效性以及復(fù)合材料的有效性。
　　采用一步水熱法制備出了FeS2/rGO復(fù)合材料，并將其首次運(yùn)用在對(duì)電極上。復(fù)合材料趨于呈現(xiàn)顆粒狀的形貌，而石墨烯在顆粒表面連接著顆粒，從而提高了材料的電荷傳輸性能。通過(guò)CV測(cè)試得到復(fù)合對(duì)電極的Epp以及還原電流密度方面表現(xiàn)出比鉑更好的性能，表明其具有很好的催化活性。J-V測(cè)試得到，基于FeS2/rGO復(fù)合對(duì)電極的DSSC的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到8.53％，相比FeS2-DSSC有了較大的提高