一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：(1)制备氧化石墨烯分散液；(2)制备无机混合液；(3)将氧化石墨烯分散液与无机混合得第一混合液；(4)将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶解于水得高分子溶液；(5)将第一混合液加入高分子溶液中，得纺丝原液；(6)利用静电纺丝技术将纺丝原液喷涂至导电基底烘干得喷涂导电基底；(7)还原、高温处理得太阳能光阳极用石墨烯复合材料。本发明专利技术的有益效果为：制备的光阳极具有很好的导电性，同时还具有很好的导热性及力学性能，并且其生产成本很低，制备方法简单；增大了石墨烯基电极材料的比电容量，寿命长，提高了石墨烯的电学性能。

Preparation of graphene composite for solar photoanode

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法
本专利技术属于太阳能光阳极制备
，具体涉及一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法。
技术介绍
社会在高速发展的同时，人类正面临着前所未有的能源危机和环境污染，对可再生能源的利用成为人类可持续发展的必由之路。太阳光作为资源丰富、分布广泛、环境友好、可持续利用的可再生资源而受到广泛关注，将太阳能转化为电能的有利转换引发了太阳能电池的研究热潮。石墨烯是由碳原子在二维空间上紧密堆积成六边形晶格结构的一种新型材料，是一种没有能隙的物质，显示金属性；单层的石墨烯，每个碳原子都有一个未成键的电子，因此具有非常好的导电性。氧化锌(ZnO)作为典型的II-IV族半导体材料，具有电子亲和势和迁移率高等特性。近年来，不同种类的电极材料混合后制得的电极，得到了广泛的研究。尤其是石墨烯和金属氧化物按一定的比例混合后，制作的复合电极更是得到了广泛的关注。但制备过程中发现石墨烯不易分散，无法充分利用石墨烯的优异的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，解决了现有技术中存在的石墨烯和金属氧化物光阳极性能不佳的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到氧化石墨烯分散液；步骤2、将ZnO、二氧化锰、二氧化硅纳米颗粒超声分散于水中形成无机混合液；步骤3、将氧化石墨烯分散液与无机混合液超声混合得第一混合液；步骤4、将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶解于水，得高分子溶液；步骤5、将第一混合液加入高分子溶液中，超声分散，得到纺丝原液；步骤6、以导电基底为接收极，利用静电纺丝技术将纺丝原液喷涂至导电基底上，形成不同厚度的薄膜，烘干得喷涂导电基底；步骤7、将喷涂导电基底还原、高温处理得太阳能光阳极用石墨烯复合材料。本专利技术的特点还在于：步骤1中，氧化石墨烯分散液浓度为16～24mg/mL，氧化石墨烯为单层或多层石墨烯，通过石墨化学氧化方法或者石墨有机功能化方法获得。步骤2中，ZnO、二氧化锰和二氧化硅的质量比为2:1:1。步骤3中，无机纳米颗粒与氧化石墨烯的质量分数分别为50％-85％，15％-50％。步骤3中，高分子溶液的质量分数为10～15％。步骤5中，ZnO纳米颗粒的浓度为0.001～0.003mol/mL。步骤6中，纺丝电压为15～30KV，接收距离10～15cm，环境温度18～25℃，环境湿度35～55％；干燥温度为50～120℃。所述步骤6中，将喷涂导电基底放入肼蒸汽中还原8～12h后置于氮气保护的高温炉中，在650-800℃下保温2～3h，得太阳能光阳极用石墨烯复合材料。本专利技术的有益效果是：该制备方法制备的光阳极具有很好的导电性，同时还具有很好的导热性及力学性能，并且其生产成本很低，制备方法简单；增大了石墨烯基电极材料的比电容量，寿命长，提高了石墨烯的电学性能。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到浓度为16～24mg/mL氧化石墨烯分散液；其中，氧化石墨烯为单层或多层石墨烯，通过石墨化学氧化方法或者石墨有机功能化方法获得；步骤2、将ZnO、二氧化锰、二氧化硅纳米颗粒超声分散于水中形成无机混合液，其中ZnO、二氧化锰和二氧化硅的质量比为2:1:1；步骤3、将氧化石墨烯分散液与无机混合液超声混合得第一混合液，其中，无机纳米颗粒与氧化石墨烯的质量分数分别为50％-85％，15％-50％。步骤4、将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶解于水，配制质量含量为10～15％的高分子溶液；步骤5、将第一混合液加入高分子溶液中，超声分散，得到纺丝原液，其中，ZnO纳米颗粒的浓度为0.001～0.003mol/mL；步骤6、以导电基底为接收极，利用静电纺丝技术将纺丝原液喷涂至导电基底上，形成不同厚度的薄膜，并在其50～120℃的烘箱中烘干得喷涂导电基底，其中纺丝电压为15～30KV，接受距离10～15cm，环境温度18～25℃，环境湿度35～55％；步骤7、将喷涂导电基底放入肼蒸汽中还原8～12h后置于氮气保护的高温炉中，在650-800℃下保温2～3h，得太阳能光阳极用石墨烯复合材料。实施例1一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到浓度为16mg/mL氧化石墨烯分散液；其中，氧化石墨烯为单层或多层石墨烯，通过石墨化学氧化方法或者石墨有机功能化方法获得；步骤2、将ZnO、二氧化锰、二氧化硅纳米颗粒超声分散于水中形成无机混合液，其中ZnO、二氧化锰和二氧化硅的质量比为2:1:1；步骤3、将氧化石墨烯分散液与无机混合液超声混合得第一混合液，其中，无机纳米颗粒与氧化石墨烯的质量分数分别为50％，50％。步骤4、将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶解于水，配制质量含量为10％的高分子溶液；步骤5、将第一混合液加入高分子溶液中，超声分散，得到纺丝原液，其中，ZnO纳米颗粒的浓度为0.001mol/mL；步骤6、以导电基底为接收极，利用静电纺丝技术将纺丝原液喷涂至导电基底上，形成不同厚度的薄膜，并在其50℃的烘箱中烘干得喷涂导电基底，其中纺丝电压为15KV，接受距离10cm，环境温度25℃，环境湿度55％；步骤7、将喷涂导电基底放入肼蒸汽中还原8h后置于氮气保护的高温炉中，在650℃下保温3h，得太阳能光阳极用石墨烯复合材料。实施例2一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到浓度为18mg/mL氧化石墨烯分散液；其中，氧化石墨烯为单层或多层石墨烯，通过石墨化学氧化方法或者石墨有机功能化方法获得；步骤2、将ZnO、二氧化锰、二氧化硅纳米颗粒超声分散于水中形成无机混合液，其中ZnO、二氧化锰和二氧化硅的质量比为2:1:1；步骤3、将氧化石墨烯分散液与无机混合液超声混合得第一混合液，其中，无机纳米颗粒与氧化石墨烯的质量分数分别为60％，40％。步骤4、将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶解于水，配制质量含量为12％的高分子溶液；步骤5、将第一混合液加入高分子溶液中，超声分散，得到纺丝原液，其中，ZnO纳米颗粒的浓度为0.002mol/mL；步骤6、以导电基底为接收极，利用静电纺丝技术将纺丝原液喷涂至导电基底上，形成不同厚度的薄膜，并在其70℃的烘箱中烘干得喷涂导电基底，其中纺丝电压为20KV，接受距离12cm，环境温度22℃，环境湿度50％；步骤7、将喷涂导电基底放入肼蒸汽中还原9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到氧化石墨烯分散液；/n步骤2、将ZnO、二氧化锰、二氧化硅纳米颗粒超声分散于水中形成无机混合液；/n步骤3、将氧化石墨烯分散液与无机混合液超声混合得第一混合液；/n步骤4、将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶解于水，得高分子溶液；/n步骤5、将第一混合液加入高分子溶液中，超声分散，得到纺丝原液；/n步骤6、以导电基底为接收极，利用静电纺丝技术将纺丝原液喷涂至导电基底上，形成不同厚度的薄膜，烘干得喷涂导电基底；/n步骤7、将喷涂导电基底还原、高温处理得太阳能光阳极用石墨烯复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将氧化石墨烯超声分散于去离子水中得到氧化石墨烯分散液；
步骤2、将ZnO、二氧化锰、二氧化硅纳米颗粒超声分散于水中形成无机混合液；
步骤3、将氧化石墨烯分散液与无机混合液超声混合得第一混合液；
步骤4、将聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮溶解于水，得高分子溶液；
步骤5、将第一混合液加入高分子溶液中，超声分散，得到纺丝原液；
步骤6、以导电基底为接收极，利用静电纺丝技术将纺丝原液喷涂至导电基底上，形成不同厚度的薄膜，烘干得喷涂导电基底；
步骤7、将喷涂导电基底还原、高温处理得太阳能光阳极用石墨烯复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，氧化石墨烯分散液浓度为16～24mg/mL，氧化石墨烯为单层或多层石墨烯，通过石墨化学氧化方法或者石墨有机功能化方法获得。


3.根据权利要求1所述的一种太阳能光阳极用石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，ZnO、二氧化锰和二氧化硅的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晟，
申请(专利权)人：西安戴森电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61