[发明专利]一种染料敏化太阳能电池铂负载碳化硅对电极的制备方法

摘要

本发明公开了一种染料敏化太阳能电池铂负载碳化硅对电极的制备方法，包括1）制备Pt‑SiC复合对电极材料分别配制H2PtCl6溶液、SiC的醇溶液，将H2PtCl6溶液、SiC的醇溶液超声混合，调pH值，超声分散后微波加热；洗涤、过滤、干燥；惰性气氛中热处理，获得Pt‑SiC复合对电极材料；2）Pt‑SiC对电极薄膜的构建FTO导电玻璃清洗、干燥；Pt‑SiC复合对电极材料加入到分散剂中，分散处理，得对电极催化材料浆料；浆料涂覆在导电玻璃上形成对电极催化层薄膜；在惰性气氛中热处理，即获得铂负载碳化硅对电极。本方法构建成本低、操作工艺简单、能源消耗低、环境友好、且与光阳极的制备工艺相容性强，该Pt负载碳化硅复合物对电极能够取代贵金属Pt电极应用于染料敏化太阳能电池器件。

主权项

一种染料敏化太阳能电池铂负载碳化硅对电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)铂负载碳化硅Pt‑SiC复合对电极材料的制备a.称量2g氯铂酸结晶水合物H2PtCl6·H2O溶于95mL甘戊醇中，配制一定浓度的H2PtCl6醇溶液；b.称量400mg平均粒径为30nm，孔径为50nm，比表面积为20m2/g，纯度高于99％的纳米碳化硅SiC材料，溶于30mL醇溶液中，超声混合20mins，获得SiC的醇溶液；c.摄取10mL H2PtCl6醇溶液，滴加到90mL SiC的乙二醇溶液中，超声混合20mins，得到H2PtCl6与纳米SiC的混合醇溶液；保持溶液中Pt的重量百分比为10％；d.摄取1mL摩尔浓度为1M的NaOH溶液，滴加到如步骤c所述混合醇溶液中，调节溶液的pH值至11，超声分散2h；e.将上述超声分散后的溶液移入石英管反应器，将反应器置于微波加热器中，微波加热10mins，冷却至室温；f.用去离子水洗涤3次微波加热反应后的混合溶液，过滤，将沉淀物置于惰性气氛中干燥，获得Pt‑SiC复合对电极材料，3～5nm的Pt纳米粒子均匀地分散在SiC的表面上；2)Pt‑SiC对电极薄膜的构建a.将FTO导电玻璃依次用异丙酮、乙醇和去离子水反复清洗，然后用过滤净化后的热空气在干燥室内干燥；b.称量400mg的Pt‑SiC复合对电极材料，与5g锆珠介质混合加入到9mL十二烷基硫酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯以任意比例混合的分散剂中，添加球磨介质混合分散处理3hrs，获得对电极催化材料浆料；c.用丝网印刷方式将分散处理后的对电极催化材料浆料丝网印刷在清洗过的导电玻璃导电面一侧，形成对电极催化层薄膜；d.将涂覆有Pt‑SiC材料的FTO导电玻璃置于管式加热炉中，在惰性气氛下，以1～2℃/min速率升温至450℃，保温时间为20mins，进行热处理，保持惰性气体氢气流量为0.5L/min，管式加热炉冷却至室温，获得铂负载碳化硅对电极；所述碳化硅为β‑SiC，立方结构，游离硅含量小于0.2％，总氧含量小于0.60％；铂负载碳化硅对电极构建DSSC电池器件的短路电流密度Jsc为12.92mAcm‑2。