[发明专利]多壁碳纳米管基CuS量子点对电极的制备方法

说明书

本发明提供了多壁碳纳米管基CuS量子点对电极的制备方法。首先将多壁碳纳米管在浓H2SO4和浓HNO3的混合酸中超声震荡，并用二次去离子水稀释至中性，在惰性气体的保护下烘干处理，得到酸处理的多壁碳纳米管，将酸处理的多壁碳纳米管与粘结剂、分散剂混合旋涂在FTO玻璃表面，烧结，最后配制一定浓度的Cu(CH3COO)2的水溶液以及Na2S的甲醇溶液，利用连续离子吸附与反应法，在烧结后的FTO玻璃上制备CuS量子点，得到对电极。本发明提供了将CuS以量子点的形式引入到多壁碳纳米管对电极中的方法，以此提高对电极的电催化活性。本发明制备简单，成本低，适合工业化生产，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于电极领域，涉及一种将金属硫化物量子点附着在碳纳米管上的制备方法。

背景技术

无机半导体量子点作为新一代的光伏材料，具有许多优异的的光学性能以及电学性能，譬如多激子效应、量子尺寸效应、表面效应等。凭借着这种独特的优势，它在生物医学、荧光检测、太阳能电池等领域中有重要作用。

量子点敏化太阳能电池由光阳极、量子点、电解质和对电极四部分组成，其理论效率能高达44%。对电极作为太阳能电池的重要一部分，常用金属Pt作为对电极，但是金属Pt作为对电极不仅提高了电池的成本，而且会与多硫化物电解液发生反应，降低了电池的稳定性。

多壁碳纳米管具有良好的导电性，导热性以及良好的稳定性。多壁碳纳米管能够相互缠结形成一种快速的电子传输网，因此以碳纳米管这种电子传输网作为对电极骨架，可以极大程度降低对电极的成本。但是碳纳米管作为对电极，经组装形成的太阳能电池，其光电性能仍然比贵金属Pt作为对电极组装的电池低。而金属硫化物具有很好的电催化活性。

因此，将金属硫化物作为量子点附着在多壁碳纳米管上，并且金属硫化物量子点对电极，与多硫化物电解液以及硫化物量子点光阳极，均形成同一个系统，更能提高量子点敏化太阳能电池的光电性能。并且成本低，稳定性高，制作工艺简单，适合批量生产。

发明内容

本发明的目的不仅提供一种制作简单、生产成本低、适用于批量生产的对电极，而且提供了一种将量子点应用于对电极上的新思想。本发明提供的多壁碳纳米管基CuS量子点对电极的制备方法，首先将多壁碳纳米管经酸化处理，以获得更大的比表面积，接着与乳化剂、粘结剂、乙醇混合，旋涂于FTO导电玻璃上，最后通过连续离子吸附与反应法，将CuS量子点附在多壁碳纳米管上，得到光电性能优良的量子点对电极。本发明提供的多壁碳纳米管基CuS量子点对电极的制备工艺简单且结构稳定，具有工业化生产的前景，并且提供了将CuS半导体作为量子点附在碳纳米管上的新思想，避免两种物质的各自缺点，达到协同效应。

为了实现上述发明的的目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

多壁碳纳米管基CuS量子点对电极的制备方法，它包括以下步骤：

（1）将浓H2SO4和浓HNO3按体积比为3:1的比例进行混合；将多壁碳纳米管加入到上述混合酸中超声震荡10-100分钟，所述多壁碳纳米管的含量为0.1-10 g/L，用去离子水稀释，通过真空抽滤机抽滤，直至PH为7时停止抽滤，烘干后得到酸化处理的多壁碳纳米管；

（2）将上述多壁碳纳米管加入到无水乙醇中，并加入适量的分散剂，粘结剂制备悬浮溶液，超声震荡后得到稳定溶液；

（3）将制备好的悬浮溶液沉积在FTO导电玻璃上，待其干燥后放入马弗炉中热处理2 h，得到多壁碳纳米管对电极；