本发明专利技术公开Co0.85Se电催化材料的制备方法及在卟啉为染料的敏化电池中的应用，Co0.85Se电催化材料的制备方法，包括如下步骤：(1)用电子分析天平称取硒粉和六水合氯化钴，置于小烧杯中；(2)向小烧杯中加入一次水使称量的化合物溶解，然后加入水合肼，放入一个磁子，将小烧杯放在磁力加热搅拌器上搅拌；(3)搅拌后将小烧杯中的溶液倒进反应釜内，将反应釜放进干燥箱，反应；(4)反应停止后，冷却至室温；减压抽滤，分别用一次水和乙醇交替洗涤，将得到固体在真空干燥箱干燥。本发明专利技术制备的Co0.85Se电催化材料对电解质中的I3‑具有优良的电催化活性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
Co0.85Se电催化材料的制备方法及其在卟啉为染料的敏化电池中的应用
本专利技术涉及敏化电池的电极。更具体地，涉及Co0.85Se电催化材料的制备方法及在卟啉为染料的敏化电池中的应用。
技术介绍
对电极是染料敏化太阳能电池(dye-sensitizedsolarcells,DSSCs)的重要组成部分，主要负责收集外电路电子并将电子传递到对电极/电解质界面上，同时催化氧化态电解质的还原反应。目前，Pt仍然是DSSCs中的常用对电极。但由于Pt是贵金属材料，价格昂贵，这将制约着DSSCs的大规模工业化。因此寻找可替代Pt的原料丰富、价格低廉的对电极材料具有重要意义。近年来，一些无机化学材料作为对电极材料被应用到DSSCs当中，并对I3-的还原反应有很好的电催化活性。如氮化物，碳化物，硫化物，氧化物以及硒化物。其中金属硒化物因具有卓越的电子性质、价格低廉、化学稳定性强及合成方法简单等特点使该类物质在光催化、光解水和量子点太阳能电池等诸多领域中被广泛应用。研究表明，金属硒化物可以较好的还原液态电解质中的I3-，具有良好的电催化活性。除此之外，相对于传统的Pt，金属硒化物还具有透明或半透明的特性，这使其在双面DSSCs对电极中得到应用，无论光从电池的前面和后面照射都可得到较好的光电转换效率，这为该材料的工业化应用(如窗户、屋顶板或各种装饰)提供了应用前景。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种对电解质中的I3-具有优良的电催化活性和稳定性的Co0.85Se电催化材料的制备方法及其在卟啉为染料的敏化电池中的应用。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：Co0.85Se电催化材料的制备方法，包括如下步骤：(1)用电子分析天平称取硒粉和六水合氯化钴，置于小烧杯中；(2)向小烧杯中加入一次水使称量的化合物溶解，然后加入水合肼，放入一个磁子，将小烧杯放在磁力加热搅拌器上搅拌；(3)搅拌后将小烧杯中的溶液倒进反应釜内，将反应釜放进干燥箱，反应；(4)反应停止后，冷却至室温。减压抽滤，分别用一次水和乙醇交替洗涤，将得到固体在真空干燥箱干燥。上述Co0.85Se电催化材料的制备方法，在步骤(1)中：用电子分析天平称取18.95mg硒粉和47.59mg六水合氯化钴于100mL小烧杯中。上述Co0.85Se电催化材料的制备方法，在步骤(2)中：向小烧杯中加入50mL的一次水使称量的化合物溶解，然后加入15mL水合肼，放入一个磁子，将小烧杯放在磁力加热搅拌器上搅拌20min。上述Co0.85Se电催化材料的制备方法，在步骤(3)中：搅拌后将小烧杯中的溶液分别倒进5个10mL的反应釜内，将反应釜放进干燥箱，180℃反应12h。上述Co0.85Se电催化材料的制备方法，在步骤(4)中：反应停止后，冷却至室温。减压抽滤，分别用一次水和乙醇交替洗涤，将得到固体在100℃真空干燥箱干燥2h，即得Co0.85Se电催化材料。Co0.85Se电催化材料在卟啉为染料的敏化电池中的应用，在卟啉为染料的敏化电池中，用上述Co0.85Se电催化材料制作Co0.85Se电极。上述Co0.85Se电催化材料在卟啉为染料的敏化电池中的应用，所述Co0.85Se电极的制备方法如下：将3M胶贴在预处理后的FTO导电面上，使其贴成0.6cm×0.6cm的正方形，将1.8mgCo0.85Se溶解在5mL乙醇和5mL超纯水中，超声30min；用移液枪吸取Co0.85Se悬溶液滴到FTO贴胶布一面的正方形内，在红外烤箱中烘干；重复操作数次后即得到Co0.85Se电极。上述Co0.85Se电催化材料在卟啉为染料的敏化电池中的应用，在卟啉为染料的敏化电池中，电解质为钴电对电解质或液态碘电解质。上述Co0.85Se电催化材料在卟啉为染料的敏化电池中的应用，钴电对电解质的制备方法如下：用电子天平称量0.545gCo2+(bpy)3和0.137gCo3+(bpy)3放入玻璃瓶内，用移液枪加入146.6μL的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，加入57.4mg的4-叔丁基吡啶，吸取2mL乙腈溶液加入后，摇匀。上述Co0.85Se电催化材料在卟啉为染料的敏化电池中的应用，液态碘电解质的制备方法如下：用电子分析天平称取13.4g的LiI和12.7g的I2，加入0.6mol的离子液体DMPII以及0.5mol的添加剂4-叔丁基吡啶后，吸取2mL乙腈溶液加入后，摇匀；DMPII为1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑鎓。本专利技术的有益效果如下：通过水热法合成了片状结构的Co0.85Se电催化材料，采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。利用循环伏安曲线(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和Tafel极化曲线比较了Co0.85Se材料对两种电解质中的I3-/I-和Co3+/Co2+电催化活性。结果表明，该材料对电解质中的I3-具有优良的电催化活性和稳定性，拓宽了金属硒化物在DSSCs中对不同电解质中的催化活性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1a为Co0.85Se的XRD图；图1b为Co0.85Se的SEM图；图2为Co0.85Se和Pt循环伏安图；图3为Co0.85Se对称电池在钴电解质和碘电解质的EIS对比图；图4为Co0.85Se在两种不同的电解质中的Tafel极化曲线；图5a为Co0.85Se在两种不同电解质中的稳定性EIS图；图5b为Co0.85Se在两种不同电解质中的稳定性EIS图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。一、Co0.85Se电催化材料的制备方法1.1.用电子分析天平称取18.95mg(0.24mmol)硒粉和47.59mg(0.2mmol)六水合氯化钴于100mL小烧杯中。1.2.向小烧杯中加入50mL的一次水使称量的化合物溶解，然后加入15mL水合肼，放入一个磁子，将小烧杯放在磁力加热搅拌器上搅拌20min。1.3.搅拌后将小烧杯中的溶液分别倒进反应釜内(5个10mL反应釜)。将反应釜放进干燥箱，设置180℃反应12h。1.4.反应停止后，冷却至室温。减压抽滤，分别用一次水和乙醇交替洗涤，将得到固体在100℃真空干燥箱干燥2h。二、Co0.85Se电催化材料在卟啉为染料的敏化电池中的应用2.1.钴电对电解质的配制用电子天平称量0.545g(0.25mol)Co2+(bpy)3和0.137g(0.05mol)Co3+(bpy)3放入玻璃瓶内。用移液枪加入146.6μL(0.5mol)的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，并加入57.4mg(0.1mol)的4-叔丁基吡啶(TBP)。吸取2mL乙腈溶液加入后，摇匀。2.2.液态碘电解质的配制用电子分析天平称取13.4g(0.1mol)的LiI，12.7g(0.05mol)I2，加入0.6mol的离子液体DMPII以及0.5mol的添加剂TBP。吸取2mL乙腈溶液加入后，摇匀。2.3.Co0.85Se电极的制备将3M胶贴在预处理后的FTO导电面上，使其贴成0.6cm×0.6cm的正方形。将1.8mgCo0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.Co0.85Se电催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)用电子分析天平称取硒粉和六水合氯化钴，置于小烧杯中；(2)向小烧杯中加入一次水使称量的化合物溶解，然后加入水合肼，放入一个磁子，将小烧杯放在磁力加热搅拌器上搅拌；(3)搅拌后将小烧杯中的溶液倒进反应釜内，将反应釜放进干燥箱，反应；(4)反应停止后，冷却至室温；减压抽滤，分别用一次水和乙醇交替洗涤，将得到固体在真空干燥箱干燥。
【技术特征摘要】
1.Co0.85Se电催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)用电子分析天平称取硒粉和六水合氯化钴，置于小烧杯中；(2)向小烧杯中加入一次水使称量的化合物溶解，然后加入水合肼，放入一个磁子，将小烧杯放在磁力加热搅拌器上搅拌；(3)搅拌后将小烧杯中的溶液倒进反应釜内，将反应釜放进干燥箱，反应；(4)反应停止后，冷却至室温；减压抽滤，分别用一次水和乙醇交替洗涤，将得到固体在真空干燥箱干燥。2.根据权利要求1所述的Co0.85Se电催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：用电子分析天平称取18.95mg硒粉和47.59mg六水合氯化钴于100mL小烧杯中。3.根据权利要求1所述的Co0.85Se电催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中：向小烧杯中加入50mL的一次水使称量的化合物溶解，然后加入15mL水合肼，放入一个磁子，将小烧杯放在磁力加热搅拌器上搅拌20min。4.根据权利要求1所述的Co0.85Se电催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中：搅拌后将小烧杯中的溶液分别倒进5个10mL的反应釜内，将反应釜放进干燥箱，180℃反应12h。5.根据权利要求1所述的Co0.85Se电催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中：反应停止后，冷却至室温。减压抽滤，分别用一次水和乙醇交替洗涤，将得到固体在100℃真空干燥箱干燥2h，即得Co0.85Se电催化材料。6.Co0.85Se电催化材料在卟啉为染料的敏化电池中的应用，其特征在于，在卟啉为染料的敏化电池中，用权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：凡素华，刘杰，廖荣宝，
申请(专利权)人：阜阳师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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