[发明专利]一种FeS2纳米棒/石墨烯对电极材料及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种FeS2纳米棒/石墨烯对电极材料，它由FeS2纳米棒、石墨烯和碳基质组成，FeS2、石墨烯和碳基质的质量比为1：0.001～0.05：0.2～0.6，孔隙率为0.10～0.75 cm3/g。本发明以纳米纤维素晶须为载体，表面生长黄铁矿FeS2纳米晶体，并与氧化石墨烯复合，制备出具有良好的循环稳定性和较高光电转换效率（6.5%～7.2%）的染料敏化太阳能电池对电极。成本低廉。整个制作过程简便易操作，工艺简单，对环境友好。

主权项

1.一种FeS2纳米棒/石墨烯对电极材料，其特征在于：它由FeS2纳米棒、石墨烯和碳基质组成，FeS2、石墨烯和碳基质的质量比为1：0.001～0.05：0.2～0.6，孔隙率为0.10～0.75 cm3/g，所述的FeS2纳米棒/石墨烯对电极材料的制备方法，其步骤如下：（1）将棉、棉浆粕、木浆粕或竹浆粕中的一种溶于硫酸中，所述棉、棉浆粕、木浆粕或竹浆粕在硫酸中的质量分数为10%～60%，硫酸的质量分数为30%～80%，溶解温度为10～100℃，溶解时间为1～50min，得到纳米纤维素晶须初溶液；（2）将步骤（1）中得到的纳米纤维素晶须初溶液经离心洗涤至中性，然后加入到硫酸亚铁溶液中，超声搅拌2～8h，再加入硫脲和S粉继续搅拌，得到混合溶液；纳米纤维素晶须与硫酸亚铁的质量比为1:1～4，硫酸亚铁、硫脲与S粉的质量比为1∶0.5～2.0∶0.5～1.2；（3）将步骤（2）中所得混合溶液放入反应釜中，置于烘箱中在180～220℃条件下反应12～24h，然后将反应产物依次利用二硫化碳、乙醇和蒸馏水反复离心洗涤，得到FeS2/晶须复合物；（4）将步骤（3）中所得FeS2/晶须复合物加入到质量分数为0.5～0.8% 的壳聚糖溶液中，超声搅拌5～20min，所用壳聚糖的分子量为10000～50000，脱乙酰度为80.0～95.0%，壳聚糖与FeS2/晶须复合物的质量比为0.01～0.1:1，然后将溶液离心洗涤至中性，得到吸附有壳聚糖的FeS2/晶须复合物；（5）将步骤（4）中所得的吸附有壳聚糖的FeS2/晶须复合物加入到氧化石墨烯溶液中，吸附有壳聚糖的FeS2/晶须复合物与氧化石墨烯的质量比为1：0.005～0.03，氧化石墨烯溶液的质量分数为0.02～0.06%，超声搅拌4～8h，得到FeS2‑晶须/氧化石墨烯复合物；（6）将步骤（5）中的FeS2‑晶须/氧化石墨烯复合物冷冻干燥后置于马弗炉中，在氮气或氩气氛围中以2～5℃/min的速率升温到800～950℃，保温2～6h，使氧化石墨烯被还原，得到FeS2纳米棒/石墨烯对电极材料。