[发明专利]Cu1.8Se/C复合纳米管阵列及其制备方法和应用有效
| 申请号： | 201610015008.4 | 申请日： | 2016-01-11 |
| 公开（公告）号： | CN105679543B | 公开（公告）日： | 2018-03-13 |
| 发明（设计）人： | 王敏;宰建陶;钱雪峰;李波;陈文龙;刘雪娇;黄守双;何青泉;李晓敏;马对;刘园园;张洋;张敏敏 | 申请（专利权）人： | 上海交通大学 |
| 主分类号： | H01G9/20 | 分类号： | H01G9/20;H01G9/042 |
| 代理公司： | 上海科盛知识产权代理有限公司31225 | 代理人： | 陈亮 |
| 地址： | 200240 *** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | cu sub 1.8 se 复合 纳米 阵列 及其 制备 方法 应用 | ||
技术领域
本发明属于无机材料制备领域，尤其是涉及一种Cu1.8Se/C复合纳米管阵列及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着能源问题和环境的问题的日益凸显，发展清洁能源无疑是解决这些问题的有效途径。量子点敏化太阳能电池具备很多独特的优势，被认为是一种具有潜力的电池。但是，目前光电转换的效率还比较低，极大地限制了量子点敏化太阳能电池的实际性的应用。对电极是QDSSCs的一个重要组成部分，电子流经对电极进入电解液发生还原反应，形成一个整体的循环通路。对电极材料的选择对于电池的性能起着至关重要的作用。一种良好的对电极材料应该具备高的催化活性，高导电性，大比表面积。高催化活性能够提高催化还原多硫电解质的反应速率；高导电性能够为电子的流通提供顺畅的电子通道；大比表面积能够为催化反应的进行提供充足的活性位点。此外，一种高效的对电极材料在多硫电解液中必须具备高的化学稳定性。由于硫的化学吸附会毒化Pt基对电极，Pt并不能有效的催化还原多硫电解质。而传统的硫化铜/黄铜片对电极中的铜会持续被多硫电解质腐蚀，稳定性较差，同时其有限的比表面积也限制了其活性的提高。
硒化铜因其具有高导电性和高催化活性，所得电池性能较高，但是目前对于硒化铜的研究较少。一维纳米管阵列因其具有特殊结构，具有电子迁移率和催化活性高等优点。但是由于硒化铜本身半导体的特性导致其电子导电性远远不如金属和碳材料，不能直接用作对电极。这些阵列往往需要从基底上剥离下来，通过与导电剂混合和涂覆在导电基底上制成对电极。
中国专利CN 101871117A公开了一种p型半导体纳米材料CuXSe/TiO2纳米管阵列及其制备方法，其将TiO2纳米管阵列置5mmol-20mmol CuSO4溶液中，采用脉冲电镀在标准三电极体系中，在TiO2纳米管阵列上电沉积单质铜得到Cu/TiO2复合纳米管阵列；沉积之后在NaOH碱性溶液中电氧化一定的时间，得到超细Cu2O 纳米线修饰的TiO2纳米管阵列；再将Cu2O/TiO2纳米管阵列放入硒离子溶液中，光照搅拌30min-60min，得到硒化铜纳米管阵列。在基于超细Cu2O纳米线修饰的 TiO2纳米管阵列，可以有效地扩展TiO2在可见光区的吸收范围并且降低电子空穴对复合的几率,在可见光光下会产生更多的光生电子和光生空穴,所以更有利于 Cu2O与硒离子溶液反应生成硒化铜。该专利采用电沉积的方法将Cu单质沉积到 TiO2纳米管表面，合成工艺比较复杂。本申请采用低温离子交换和模板牺牲的方法合成了Cu1.8Se/C，且因其为原位生长于FTO导电玻璃的表面，能够有效低的降低量子点敏化太阳能电池的电阻，提高界面电子迁移率，进而提高光电转换效率。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种内壁负载有 Cu1.8Se的大孔碳纳米管阵列，性能远远高于Cu2S/黄铜片、Pt和Cu1.8Se纳米管阵列。
本发明的另一个目的是提供制备Cu1.8Se/C复合纳米管阵列的方法。
本发明的另一个目的是Cu1.8Se/C复合纳米管阵列的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
Cu1.8Se/C复合纳米管阵列，由生长在导电基底上的碳纳米管和生长在碳纳米管内壁的Cu1.8Se纳米颗粒组成。
所述的碳纳米管的厚度为3-10nm，直径为60-90nm。
所述的Cu1.8Se纳米颗粒为粒径3-10nm的立方相Cu1.8Se，其XRD的峰与标准卡片(JCPDF 88-2045)相一致，说明为纯相的Cu1.8Se。
所述的Cu1.8Se纳米颗粒均匀分布在碳纳米管内壁。
Cu1.8Se/C复合纳米管阵列的制备方法，采用以下步骤：
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