[发明专利]一种氮掺杂石墨烯对电极制备方法及其在染料敏化太阳能电池中的应用

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯对电极的制备方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：

1）氮掺杂石墨烯浆料的制备

将采用Hummer方法制备的一定氧原子含量的氧化石墨烯粉末，在机械搅拌条件下溶于去离子水中，配成一定浓度的氧化石墨烯水分散液,

取50mL上述氧化石墨烯水分散液，加入一定质量的尿素和质量分数为98%的浓硫酸，搅拌15min，形成氧化石墨烯水热反应前驱体，将上述前驱体置于聚四氟乙烯反应釜中，在180^oC下反应一定时间，而后用一定体积比的去离子水和乙醇混合溶液洗涤所得沉淀物，得到pH值为7.0的氮掺杂石墨烯悬浮液，最后将该氮掺杂石墨烯悬浮液置于离心机中于3500rpm下离心分离30分钟得到氮杂石墨烯浆状物；

2）使用刮刀方法将步骤1）中所得氮掺杂石墨烯浆状物涂布于1.5cm×2cm 方块电阻15Ω的FTO导电玻璃上，使用透明胶带将涂布石墨烯浆料层的厚度控制在60um，而后，将负载氮掺杂石墨烯的导电玻璃置于马弗炉于一定下烧结2小时，制得氮掺杂石墨烯对电极。

2.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯对电极的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯粉末的氧原子含量为20 -30 %（原子百分数），氧化石墨烯水分散液浓度为0.5-3 mg/mL。

3.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯对电极的制备方法，其特征在于：所述的尿素加入量为1-10 g，所述浓硫酸的加入量为2-16 g。

4.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯对电极的制备方法，其特征在于：所述前驱体在聚四氟乙烯反应釜中反应时间为1-20 h。

5.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯对电极的制备方法，其特征在于：所述去离子水和乙醇混合溶液中水和乙醇的体积比为0.2-5.0。

6.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯对电极的制备方法，其特征在于：所述负载氮掺杂石墨烯的导电玻璃于马弗炉中的烧结温度为80-400 ℃。

7.一种如权利要求1所述氮掺杂石墨烯对电极的应用，用于制备染料敏化太阳能电池，其特征在于：方法如下，

将纳米晶二氧化钛浆料涂覆于经过清洗烘干的FTO导电玻璃表面，于450℃烧结得到的二氧化钛薄膜，将薄膜加热至70-90 ℃后浸入光敏染料中吸附24-48小时形成二氧电极化钛薄膜并作为光阳极，将制得的氮掺杂石墨烯对电极作为光阴极，在光阳极和对电极之间填充钴基电解质并封装。

8.根据权利要求7所述氮掺杂石墨烯对电极的应用，其特征在于：所述的钴基电解质的组成为0.25M邻菲罗啉钴(II)六氟化磷盐{[Co(II)(phen)₃](PF₆)₂}、0.05M邻菲罗啉钴(III)六氟化磷盐{[Co(III)(phen)₃] (PF₆)₃}、0.1M二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和1.0M叔丁基吡啶(tBP)的乙腈溶液。