[发明专利]铜镉锗硫纳米晶、铜镉锗硫对电极及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及铜镉锗硫纳米晶、铜镉锗硫对电极及其制备方法与应用，属于太阳能电池领域。铜镉锗硫纳米晶其铜、镉、锗与硫的摩尔比为(2～2.2):(l～1.2):(1～1.2):(4～4.2)，铜镉锗硫对电极的制备是通过在导电衬底上涂覆铜镉锗硫纳米墨水来实现。本发明中铜镉锗硫纳米晶是通过低温液相法合成，具有正交晶系，是纤锌矿衍生的超晶胞结构，具有尺寸均一、结晶度高、单分散性良好等优点。用于染料敏化太阳能电池对电极催化剂时，对I3‑离子的还原表现出良好的催化活性。与现有技术相比，本发明工艺简单，所制备的铜镉锗硫对电极不仅催化效果优异，而且价格低廉，大大降低了染料敏化太阳能电池的生产成本，适合工业化大规模生产。

主权项

1.用于染料敏化太阳能电池的铜镉锗硫对电极的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：(1)制备水溶性铜镉锗硫纳米晶，具体采用以下方法：(1‑1)将铜源、镉源、锗源、表面活性剂以及溶剂混合，抽真空除水除氧，磁力搅拌，控温加热到50‑100℃并维持0.5‑3小时使反应前驱物充分溶解，此后将整个反应体系通入保护气，其中铜、镉、锗与硫的摩尔比为(2～2.2):(l～1.2):(1～1.2):(4～4.2)，所使用的表面活性剂选自三辛基氧化膦、1,2‑十二烷二醇、三辛基膦、正‑十二硫醇或叔‑十二硫醇中一种或者几种，所述的溶剂选自正辛胺、十二胺、十六胺、油胺、十八胺、油酸或二苯醚中的一种或者几种，(1‑2)将上述反应体系控温加热到100‑150℃，注入硫源后加热到200‑280℃并保持0.5‑5小时，(1‑3)待反应结束，自然冷却至室温，在所得产物中加入无水乙醇并以3000‑9000rpm的转速离心分离产物，去除上层离心液后即得到粒径为10‑100纳米的铜镉锗硫纳米晶，所得铜镉锗硫纳米晶具有正交晶系，是纤锌矿衍生的超晶胞结构；(1‑4)采用配体对步骤(1‑3)所得铜镉锗硫纳米晶进行表面配体交换，获得水溶性铜镉锗硫纳米晶，所述的配体选自多硫化铵、乙二硫醇、正丁胺、吡啶或正己酸；(2)将步骤(1‑4)所得水溶性铜镉锗硫纳米晶溶于非极性溶剂中，经超声分散处理得到铜镉锗硫纳米晶墨水；(3)将步骤(2)所得铜镉锗硫纳米晶墨水涂覆于导电基底上，并对其进行热处理，制备得到用于染料敏化太阳能电池的铜镉锗硫对电极。