[发明专利]一种染料敏化太阳能电池用对电极材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种染料敏化太阳能电池用对电极材料的制备方法，本发明通过静电纺丝技术制备聚苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维，经碳化处理后得到氮掺杂碳纳米纤维，具有长径比大的、成本低等优点，通过降低纳米碳纤维直径提高纳米碳纤维的比表面积，另外通过引入氮原子可以增加复合材料的导电性和稳定性，用作复合材料的基底，可以为四硫化三钴催化电解质氧化还原反应提供更多的活性位点，降低电子转移电阻，进而提高电池的能量转化效率。

主权项

一种染料敏化太阳能电池用对电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：（1）聚苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维：称取18‑26重量份聚苯胺溶于丙酮和N,N‑二甲基甲酰胺的混合溶液中，均匀搅拌40‑70分钟，再称取38‑65份聚丙烯腈溶于上述聚苯胺混合溶液中，待溶解后，用磁力搅拌器均匀搅拌15‑20小时，配制成聚苯胺/聚丙烯腈电纺溶液，静置2‑4小时以去除气泡，之后转移至注射器中，利用注射泵进行静电纺丝，得到聚苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维；（2）碳化处理：将上述复合纳米纤维置于反应釜中，以1‑3℃/min的速率升温至230‑260℃，保温50‑70分钟，进行预氧化处理，之后以4‑6℃/min的速率升温至800‑900℃进行碳化处理，在氮气保护下保温2‑3小时，得到氮掺杂碳纳米纤维；（3）化学沉淀四硫化三钴：将上述制备的氮掺杂碳纳米纤维与26‑45份硝酸钴、4‑16份半胱氨酸溶于80‑140份去离子水中，置于高压釜内，于150‑170℃水热反应10‑14小时，反应结束后离心倒去上清液，将沉淀分别用无水乙醇和去离子水离心洗涤至溶液呈中性，将黑色沉淀置于干燥箱中烘干，得到氮掺杂碳纳米纤维负载四硫化三钴粉末；（4）对电极的制备：取步骤（3）复合粉体与一定量的镐珠、60‑150份异丙醇置于玛瑙罐中，密封，用星式球磨机球磨3‑5小时，得到氮掺杂碳纳米纤维负载四硫化三钴浆料，然后采用超声喷涂设备，将浆料进行超声雾化，将其喷涂在预先打好小孔的导电玻璃上，之后将其在氮气保护环境下，在480‑520℃条件下烧结25‑35分钟，即得对电极。