[发明专利]一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法

摘要

本发明涉及一种利用蛋壳膜制备染料敏化太阳能电池对电极材料的制备方法。利用生活中常见的垃圾——蛋壳膜作为原料，通过酸处理，液相浸渍和碳化的方法制备了负载铜硫铟纳米晶的三维多孔的亚微米碳纤维网络材料，应用于染料敏化太阳能电池的对电极。具体的制备方法为从新鲜的蛋壳中剥下蛋壳内膜，利用稀盐酸处理，经洗涤干燥后，置于含有铜硫铟前躯体的溶液中，得到了负载铜硫铟纳米晶的碳化的蛋壳膜。本发明利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料，具有三维多孔的网络结构，亚微米的纤维尺度，负载的铜硫铟纳米粒子具有极大的比表面积，有利于电解液的渗透和电子的传输，为电解对的氧化还原反应提供了更多的催化活性位点。

主权项

一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料，其特征在于：所述染料敏化太阳能电池对电极材料由铜硫铟纳米粒子和碳化的蛋壳膜组成，碳和铜硫铟的质量比为1：0.1‑1.0，所述的利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料的制备方法，按以下步骤进行：（1）取新鲜的蛋壳，将壳内白色蛋膜剥下，用去离子水洗涤干燥后置于0.5‑1.5 mol/L的盐酸中浸泡5‑20小时，然后用去离子水漂洗3次，置于干燥箱中60‑90℃烘干；（2）按照溶液中Cu∶ In∶ S 原子的摩尔比为 1∶0.5‑2∶2‑4 的原则，在无水乙醇中加入硫酸铜，氯化铟和硫代乙酰胺，室温下搅拌5‑15h，得到铜硫铟的前驱液；（3）将步骤（1）所得蛋壳膜置于步骤（2）中所得铜硫铟的前驱液，室温浸渍10‑20h，然后用去离子水漂洗3次，50‑90℃干燥10h；（4）将步骤（3）所得吸附有铜硫铟前驱液的蛋壳膜置于真空烧结炉中，氩气氛围下500‑900℃碳化1‑10h，升温速率：2 ‑10 ℃/min，得到负载铜硫铟纳米晶的碳化蛋壳膜，碳和铜硫铟的质量比为1：0.1‑1.0，纤维的直径为1.5‑3微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为20‑50纳米；（5）将步骤（4）所得负载铜硫铟的碳化蛋壳膜，利用含有炭黑的乙基纤维素溶液粘结到导电玻璃基底，得到可用于染料敏化太阳能电池的对电极材料，所述的乙基纤维素溶液的浓度为2‑15%，炭黑的含量为5‑20%。