一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法技术

本发明专利技术提供一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，所述制备方法如下：将氧化石墨基体分散在去离子水或有机溶剂中，形成氧化石墨分散液；再往氧化石墨分散液中添加无机离子导体或含能与羟基、羧基成氢键的基团的有机离子导体，通过氧化石墨上的羟基、羧基与无机金属离子间的络合作用或与有机离子导体基团间的氢键作用使无机离子导体或有机离子导体溶解分散到氧化石墨基体上；最后将去离子水或有机溶剂蒸干，即得氧化石墨基透明固态电解质。本发明专利技术制备方法简单可行并能获得透明的固态电解质，在透明光电化学器件特别是敏化太阳能电池和电容器等领域均有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法
本专利技术涉及一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法。
技术介绍
离子导电的电解质是敏化太阳能电池和电容器等器件的关键组分，对其性能和长期稳定性起到决定作用。传统的敏化太阳能电池和电容器大都采用液态电解质。在实际使用过程中由于密封工艺复杂，液态电解质容易从电池内部泄漏出来。另外，高温下溶剂易挥发，也可能与器件其他组分反应，因而会缩短敏化太阳能电池或电容器的使用寿命。此外，液态电解质的使用也会使器件的稳定性受到很大影响。因此，使用非液态电解质是敏化太阳能电池走向实用化的关键技术。一种有效的方法就是将离子导体溶解或分散到特定基体中，形成全固态电解质。近年来透明器件的出现，更要求开发透明的电解质，将这些电解质用在敏化太阳能电池中，可构建双面受光的电池，能大幅提高太阳光的利用率，用在电容器中，则可构建透明的器件，适用于对透光有特殊要求的电子产品中。因此，透明电解质的开发具有重要意义。有鉴于此，本工艺方法在经过一系列的研究和试验的基础上，开发出一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，该制备方法简单可行并能获得透明的固态电解质，在透明光电化学器件特别是敏化太阳能电池和电容器等领域均有广阔的应用前景。本专利技术是这样实现的：一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，所述制备方法如下：将氧化石墨基体分散在去离子水或有机溶剂中，形成氧化石墨分散液；再往氧化石墨分散液中添加无机离子导体或含能与羟基、羧基成氢键的基团的有机离子导体，通过氧化石墨上的羟基、羧基与无机金属离子间的络合作用或与有机离子导体基团间的氢键作用使无机离子导体或有机离子导体溶解分散到氧化石墨基体上；最后将去离子水或有机溶剂蒸干，即得氧化石墨基透明固态电解质。进一步地，所述氧化石墨基体是用hummer法将石墨转变成氧化石墨，离心去除杂质后获得。进一步地，所述氧化石墨基体分散在去离子水或有机溶剂中后进行超声振荡，使氧化石墨基体剥离成氧化石墨微片或氧化石墨烯。进一步地，所述无机离子导体的金属阳离子能与羟基、羧基络合，所述有机离子导体所含基团为氨基、羟基、醚基及羧基中至少一种。进一步地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、二甲亚砜、二甲酰中的至少一种。进一步地，所述无机离子导体为NaI、NaIx、LiI、Na2S、、Na2Sx、LiClO4中的至少一种。进一步地，所述氧化石墨基体与无机离子导体或有机离子导体的质量比为100/1～2/1。本专利技术具有如下优点：采用本方法制备的透明固态电解质，工艺简单，电解质的电导率达到8～12mS/cm，能满足敏化太阳能电池和电容器使用要求，可见光透光率达到50～70%，可获得透明或半透明的器件；为具有一定透明性、能双面受光的敏化太阳能电池或对透光度要求较高的电容器的制备及实用化提供关键组分，并奠定良好基础。【具体实施方式】本专利技术涉及一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，所述制备方法如下：将氧化石墨基体分散在去离子水或有机溶剂中，形成氧化石墨分散液；再往氧化石墨分散液中添加无机离子导体或含能与羟基、羧基成氢键的基团的有机离子导体，通过氧化石墨上的羟基、羧基与无机金属离子间的络合作用或与有机离子导体基团间的氢键作用使无机离子导体或有机离子导体溶解分散到氧化石墨基体上；最后将去离子水或有机溶剂蒸干，即得氧化石墨基透明固态电解质。所述氧化石墨基体是用hummer法将石墨转变成氧化石墨，离心去除杂质后获得。所述氧化石墨基体分散在去离子水或有机溶剂中后进行超声振荡，使氧化石墨基体剥离成氧化石墨微片或氧化石墨烯。所述无机离子导体的金属阳离子能与羟基、羧基络合，所述有机离子导体所含基团为氨基、羟基、醚基及羧基中至少一种。所述有机溶剂为甲醇、乙醇、二甲亚砜、二甲酰中的至少一种。所述无机离子导体为NaI、NaIx、LiI、Na2S、、Na2Sx、LiClO4中的至少一种。所述氧化石墨基体与无机离子导体或有机离子导体的质量比为100/1～2/1。以下结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例第一，氧化石墨的制备：首先，将市售的300目石墨微粒2g倒入250mL烧杯中，在冰水浴条件下向其中加入1gNaNO3后加入46mLH2SO4并充分搅拌，继续加入6g高锰酸钾保持溶液反应温度在20℃5min，去掉冰浴使反应温度升高到35℃保持30min，之后加入92mL去离子水，搅拌15min，温度升高到98℃，继续加入80mL60℃3vol.%双氧水，反应液变为棕色。其次，将棕色的溶液在离心机中以3000转/分离心10min，除去未反应及反应不完全的石墨微粒，将上层液再在12000转/分离心30min，将沉淀分散到去离子水中，再次高速离心，重复三次后获得纯净的氧化石墨。第二步，含氧化石墨液体电解质的制备：将第一步获得的纯净的氧化石墨20g、NaI3g、I25g分散到500mL乙醇中，超声振荡2h使氧化石墨剥离成氧化石墨微片或氧化石墨烯，并使离子导体与氧化石墨充分混合。第三步，透明固态电解质的制备：将第二步获得的液体电解质2mL滴在玻璃基板上，置于60℃加热板上热处理1h，再置于真空烘箱中60℃处理12h，即可获得透明固态电解质，或直接滴入面积为1cm2的敏化太阳能电池或电容器等器件中，将器件置于60℃加热板上热处理1h，再置于真空烘箱中60℃处理12h，即可获得填充有透明固态电解质的器件。上述制得的透明固态电解质的电导率为9mS/cm；可见光透光率为50%。采用本方法制备的透明固态电解质，工艺简单，电解质的电导率达到8～12mS/cm，能满足敏化太阳能电池和电容器使用要求，可见光透光率达到50～70%，可获得透明或半透明的器件；为具有一定透明性、能双面受光的敏化太阳能电池或对透光度要求较高的电容器的制备及实用化提供关键组分，并奠定良好基础。虽然以上描述了本专利技术的具体实施方式，但是熟悉本
的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本专利技术的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本专利技术的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本专利技术的权利要求所保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：将氧化石墨基体分散在去离子水或有机溶剂中，形成氧化石墨分散液；再往氧化石墨分散液中添加无机离子导体或含能与羟基、羧基成氢键的基团的有机离子导体，通过氧化石墨上的羟基、羧基与无机金属离子间的络合作用或与有机离子导体基团间的氢键作用使无机离子导体或有机离子导体溶解分散到氧化石墨基体上；最后将去离子水或有机溶剂蒸干，即得氧化石墨基透明固态电解质。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：将氧化石墨基体分散在去离子水或有机溶剂中，形成氧化石墨分散液；再往氧化石墨分散液中添加无机离子导体或含能与羟基、羧基成氢键的基团的有机离子导体，通过氧化石墨上的羟基、羧基与无机金属离子间的络合作用或与有机离子导体基团间的氢键作用使无机离子导体或有机离子导体溶解分散到氧化石墨基体上；最后将去离子水或有机溶剂蒸干，即得氧化石墨基透明固态电解质；所述氧化石墨基体与无机离子导体或有机离子导体的质量比为100/1～2/1。2.如权利要求1所述的一种氧化石墨基透明固态电解质的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨基体是用hummer法将石墨转变成氧化石墨，离心去除杂质后获得。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰章，吴季怀，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：