[发明专利]一种CeO2

说明书

一种CeO₂修饰氮掺杂石墨烯DSSC对电极的制备方法，涉及染料敏化太阳能电池技术领域。本发明的目的是要解决现存氮掺杂石墨烯类对电极电催化性能相对较弱、导电性和催化性能难平衡的问题。方法：将氧化石墨烯超声分散在溶剂中，得到氧化石墨烯溶液A；加入硝酸铈和硝酸铈铵，超声分散、加热反应，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯对电极材料B；置于非水溶剂中超声分散、搅拌蒸发，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯复合浆料C；然后进行印制，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯复合对电极膜D；再烘干、焙烧，最后冷却，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯DSSC对电极。本发明可获得一种CeO₂修饰氮掺杂石墨烯DSSC对电极的制备方法。

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及CeO₂修饰氮掺杂石墨烯DSSC对电极的制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极在电池中同时起着催化I^-₃/I^-转化反应及电子传输的作用，一个优异的对电极能大大的提高DSSC的性能。目前，常用的对电极材料为金属铂(Pt)。Pt有着良好的导电性、催化性和耐腐蚀性，负载Pt的导电玻璃已被广泛用作DSSC的标准对电极。然而，Pt的高成本和稀有性限制了其在DSSC中的实际应用。这激发了人们寻找及开发无Pt对电极材料的兴趣。石墨烯作为一种理想的光电转换材料，近几年来被广泛应用到DSSC对电极中以取代传统的Pt对电极材料。单纯石墨烯对电极有着较好的电子传导性能，但其催化活性较弱。因此，通过掺氮增加石墨烯的结构缺陷及边界数量，进而为其催化电解液中的电解质还原反应提供更多活性位点，增强其催化活性是一种行之有效手段。然而，在氮掺杂的过程中，很难实现氮的可控掺入，使得氮掺杂石墨烯对电极的导电性和催化活性很难通过掺氮量的控制达到平衡。

发明内容

本发明的目的是要解决现存氮掺杂石墨烯类对电极电催化性能相对较弱、导电性和催化性能难平衡的问题，而提供一种CeO₂修饰氮掺杂石墨烯DSSC对电极的制备方法。

一种CeO₂修饰氮掺杂石墨烯DSSC对电极的制备方法，按以下步骤完成：

一、将氧化石墨烯超声分散在溶剂中，得到氧化石墨烯溶液A，所述氧化石墨烯的质量与溶剂的体积的比为(0.2～2)mg：1mL；将硝酸铈和硝酸铈铵加入到氧化石墨烯溶液 A中，超声分散，并在140℃～200℃下反应12h～48h，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯对电极材料B，所述硝酸铈和硝酸铈铵的总质量与氧化石墨烯溶液A中氧化石墨烯的质量比为(0.2～2)：1，硝酸铈与硝酸铈铵的质量比为(0.1～4)：1；

二、将CeO₂修饰氮掺杂石墨烯对电极材料B分散在非水溶剂中，超声30min～120min，搅拌蒸发至粘稠状，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯复合浆料C，所述CeO₂修饰氮掺杂石墨烯对电极材料B的质量与非水溶剂的体积的比为(0.1mg～3mg)：1mL；

三、采用成膜技术将CeO₂修饰氮掺杂石墨烯复合浆料C印制于FTO导电玻璃上，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯复合对电极膜D；将CeO₂修饰氮掺杂石墨烯复合对电极膜D 在40℃～120℃下烘干5min～15min，然后在氩气保护、450℃～600℃下焙烧10min～20min，再冷却至室温，得到CeO₂修饰氮掺杂石墨烯DSSC对电极。

本发明的有益效果：