[发明专利]一种硫化镍/石墨烯复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合薄膜材料领域，公开了一种硫化镍/石墨烯复合薄膜及其制备方法和应用。该复合薄膜采用印刷法将石墨烯浆料印在预处理FTO导电玻璃的表面上并在100～150℃热处理，在100～150℃进行固化，再在300～400℃下退火，然后将制得附有石墨烯薄膜的FTO玻璃垂直浸入前驱液中，在搅拌下加入氨水在15～20℃反应，取出FTO玻璃洗涤后在300～400℃下退火，然后将制得的氧化镍/石墨烯复合薄膜和硫化钠溶液在70～100℃进行水热反应，经洗涤和干燥后，在石墨烯薄膜表面上合成硫化镍制得。本发明的硫化镍/石墨烯复合薄膜物相均匀，纯度较高且具有优异的催化性能，可应用于染料敏化太阳能电池的对电极中。

技术领域

本发明属于复合薄膜材料技术领域，更具体地，涉及一种硫化镍/石墨烯复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

能源作为现代社会发展的三大支柱之一，是人类社会赖以生存和发展的重要物质保障，是制约着国家经济发展的瓶颈。随着人类社会的进一步发展，对能源的需求不断提高，就此引发的能源危机和环境污染成为当今社会的突出矛盾，促使人类迫切的寻找和开发清洁新能源。在当今开发的新能源中，太阳能取之不尽、用之不竭，清洁无污染。染料敏化太阳能电池(DSSC)可将太阳能直接转换为电能，且具有转换效率高，制造能耗少，成本低，无污染等优点，成为人们研究的热点。

DSSC主要由光阳极，染料，电解液，对电极四部分组成。其中，对电极是DSSC的一个重要组成部分，它的性能将极大的影响着电池的效率。铂作为传统对电极材料，它同时具有良好的催化活性和较高的电导率，是一种较为理想的催化剂材料。但铂昂贵的价格限制了DSSC的商业化大规模生产。所以，开发高效低成本对电极催化材料来代替铂成为近年来的研究热点。

目前，铂的替代材料主要有碳材料，过渡金属化合物，高分子导电聚合物以及复合材料。其中，过渡金属硫化物制备简单，成本低廉，具有较高的稳定性和催化活性，有望取代铂应用于DSSC的对电极中。但是过渡金属硫化物的导电性较差，制约了其催化性能。石墨烯具有优越的导电性和化学稳定性，能有效弥补硫化物的缺陷。因此，硫化物/石墨烯复合对电极材料的研究工作备受瞩目。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供一种硫化镍/石墨烯复合薄膜。本发明制备的硫化镍/石墨烯复合薄膜将二者的优点结合在一起，同时具有石墨烯的高电子传输性能、高比表面积以及金属硫化物优越的催化性能，是一种很有应用潜力的对电极材料。

本发明的另一目的在于提供上述硫化镍/石墨烯复合薄膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述硫化镍/石墨烯复合薄膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种硫化镍/石墨烯复合薄膜，所述硫化镍/石墨烯复合薄膜是采用印刷法将石墨烯浆料印在预处理FTO导电玻璃的表面上并在100～150℃热处理，然后在100～150℃进行固化，再在300～400℃下退火制备石墨烯薄膜，然后将附有石墨烯薄膜的FTO玻璃垂直浸入前驱液中，然后在搅拌下加入氨水在15～20℃进行反应，取出FTO玻璃洗涤后在300～400℃下退火，得到氧化镍/石墨烯复合薄膜，然后将氧化镍/石墨烯复合薄膜和硫化钠溶液在70～100℃进行水热反应，经洗涤和干燥后，在石墨烯薄膜表面上合成硫化镍制得。

优选地，所述的预处理过程为先依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗FTO玻璃，再用氮气吹干。

优选地，所述石墨烯浆料的制备为：将松油醇的无水乙醇溶液加入到乙基纤维素的无水乙醇中，得到混合溶液，然后再将石墨烯加入到混合溶液中，在50～70℃下水浴加热至无水乙醇完全蒸发，再加入乙酰丙酮和OP乳化剂。