[发明专利]一种掺氮碳微球负载MoS2复合物、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种掺氮碳微球负载MoS₂复合物、制备方法及应用，基于微波法制备掺氮碳微球，将制备的掺氮碳微球超声分散至磷钼酸溶液中；加入硫代乙酰胺并搅拌至均匀；取上述溶液至微波反应器中进行反应；将反应后得到的产物离心、洗涤后，真空干燥，N₂/H₂气氛下700～900℃热处理，得到掺氮碳微球负载MoS₂；将合成的掺氮碳微球负载MoS₂、聚偏二氟乙烯和炭黑在N‑甲基吡咯烷酮溶剂中混合研磨成溶液。本发明将掺氮碳微球制成薄膜并作为对电极应用于染料敏化太阳能电池中，优化碳微球的氨气热处理温度。将NCS900与MoS₂复合物制备成对电极应用于染料敏化太阳能电池。

技术领域

本发明涉及一种掺氮碳微球制备方法，尤其涉及的是一种掺氮碳微球负载MoS₂复合物、制备方法及应用。

背景技术

氮掺杂的碳材料由于其良好的电化学性能被大量引入染料敏化太阳能电池之中，氮掺杂碳材料能够改善对电极性能，主要有两个原因：一是氮掺杂会在碳材料中引入大量的缺陷，这些缺陷可以为氧化还原对的还原反应提供更多的活性位点，从而改善化学活性，提高其催化性能；另外，氮原子的掺杂能够改变碳材料电子结构，减少内部电阻，可以有效率提高碳材料的导电能力。最近，多种氮掺杂碳材料，如碳纤维、碳纳米管和石墨烯等被报道应用于染料敏化太阳能电池对电极中，而且电化学性能均得到了改善。M.Y.Yen,C.K.Hsieh,C.C. Teng,et al.Metal-free,nitrogen-doped graphene used as a novelcatalyst for dye-sensitized solar cell counter electrodes[J].RSC Adv.,2012,2(7):2725-2728。 Yen等合成了氮掺杂的石墨烯对电极，电池效率达到4.75％。S.F.Wang,K.K.Rao,T.C.Yang, et al.Investigation of nitrogen doped diamond like carbonfilms as counter electrodes in dye sensitized solar cells[J].J.Alloys Compd.,2011,509(5):1969-1974。Wang 等采用氮掺杂钻石型碳材料薄膜作为电池的对电极使用，获得了3.35％的电池效率。S.Hou, X.Cai,H.Wu,et al.Nitrogen-doped graphene fordye-sensitized solar cells and the role of nitrogen states in triiodidereduction[J].Energy Environ.Sci.,2013,6(11): 3356-3362。Hou等将氮元素掺杂进石墨烯后，提高了其电催化能力和导电能力，电池效率从 4.0％提升至5.4％。

但是具有多种优势的掺氮碳微球材料暂时还鲜有将其复合MoS₂并应用于染料敏化太阳能电池的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种掺氮碳微球负载MoS₂复合物、制备方法及应用，能够将其用于染料敏化太阳能电池，提高电池光电转换效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

(1)微波法制备碳微球

(11)将蔗糖和浓硫酸溶于乙二醇与水的混合溶剂并搅拌均匀；

(12)取混合溶液放入微波管中，在微波反应器中反应；

(13)将反应所得产物离心洗涤，干燥；

(14)将干燥所得产物研磨成粉末后放于氨气气氛管式炉中煅烧，在500～900℃下处理得到掺氮碳微球；

(2)制备掺氮碳微球负载MoS₂