[发明专利]一种沸石咪唑有机骨架结构ZnS对电极的制备方法

说明书

本发明提供了一种沸石咪唑有机骨架结构ZnS对电极的制备方法，具体步骤包括：a.将ZIF‑8粉末制作成靶材。b.将步骤a中靶材放到激光脉冲镀膜系统中在导电基底上镀膜。c.将步骤b中镀膜后的导电基底置于管式炉中，通过化学气相沉积进行硫化，即得到基于导电基底的沸石咪唑有机骨架的ZnS电极。本发明改善了传统过渡金属硫化物的导电性差的缺点，多孔的骨架结构增大了材料的比表面积，提供了大量的活性位点，有利于电解液的渗透。将该电极用于组装染料敏化太阳能电池，光电转化效率可达8.20％。

技术领域

本发明属于高效光电催化电极制备技术领域，具体涉及一种沸石咪唑有机骨架结构ZnS对电极的制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池因其制作简单、成本低廉、环境友好等优点，在太阳能转化领域得到了很大的应用。染料敏化太阳能电池其主要由光阳极，电解质和对电极组成。其中贵金属铂作为对电极时，具有良好的导电性和催化活性，但其成本较高，难以进行大规模的商业应用。过渡金属硫化物是一类很有发展前景的对电极材料，其中锰、钴、镍等硫化物研究较为广泛，具有良好的催化性能；锌的硫化物由于其导电性差，不耐腐蚀，作为对电极研究相对较少。本发明将具有沸石咪唑有机骨架结构的ZIF-8作为模板，通过使用激光脉冲镀膜方法镀到导电基底上，随后在管式炉中通过化学气相沉积方法硫化，得到具有沸石咪唑有机骨架结构的ZnS，可直接作为染料敏化太阳能电池对电极使用。组装成电池后通过利用太阳光模拟器对其进行测试，发现其具有较高的光电转化性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种沸石咪唑有机骨架结构ZnS对电极的制备方法，通过激光脉冲镀膜的方法，将模板与导电基底结合，再利用化学气相沉积方法，得到具有高光电转化效率的沸石咪唑有机骨架结构的ZnS。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种沸石咪唑有机骨架结构ZnS对电极的制备方法，将ZIF-8材料与可再生能源材料结合，经过反应后得到具有沸石咪唑有机骨架结构的ZnS电极。通过含碳的骨架提高ZnS的导电性，多孔的结构增大ZnS的比表面积，增大与电解液的接触面积，提供更多的活性位点，提高电极的光电转化效率。

本发明通过以下技术方案来实现，包括以下步骤：

a.将制好的ZIF-8靶材固定在金属靶盘上，将导电基底固定在衬底上。

b.缓慢调整激光脉冲次数和镀膜温度，镀膜至厚度为3-30nm。

c.将步骤b中制得的镀膜后的导电基底放置在管式炉中，同时放入硫源，打开真空泵抽至真空，持续通入气体调整气压，使气压稳定在30kPa。

d.调整管式炉温度，待温度升到反应温度时，快速将硫源加热融化开始硫化，硫化时间为10min，反应结束即得到基于导电基底生长的沸石咪唑有机骨架的ZnS电极。

其中，

进一步的，所述步骤a中ZIF-8靶材是由ZIF-8粉末经过6h研磨后压片、干燥得到；

进一步的，所述步骤a中导电基底为掺氟导电玻璃；

进一步的，所述步骤b中脉冲次数为2000-5000次，镀膜温度为250-450℃；

进一步的，所述步骤c中硫源为升华硫粉末；

进一步的，所述步骤c中通入气体为氩气；

进一步的，所述步骤d中反应温度为350-550℃。

有益效果：本发明提供的一种沸石咪唑有机骨架结构ZnS对电极的制备方法，与现有的技术相比本发明的优点在于：