砸滲雜石墨締；分別稱取 0.Ig砸滲雜石墨締、0.Sg乙基纖維素和0. 9g松油醇置于研鉢中，研磨16min，用刮涂法將所 得漿料涂覆到導電層上；在氮氣氣氛保護下，對得到的涂覆有漿料的導電層升溫退火處理， 溫度從室溫W2°C/min升溫速率升至500°C，恒溫30min，冷卻至室溫后，得到厚度為5ym 的目標對電極。
[0027] 實施例3
[0028] 分別稱取0.2g氧化石墨締、1.Og砸粉置于IOOmL二氧化錯球磨罐中，進行球磨預 處理。所述二氧化錯球質量為108.Og，罐內氣氣保護，球磨機轉速為2(K)r/min，球磨時間 為15h。球磨結束后，將所得的混合物從球磨罐中取出，稱0. 2g混合物置于第一陶瓷舟中， 稱0. 4g砸粉置于第二陶瓷舟中，將盛有混合物的第一陶瓷舟置于氮氣氣流的下游，將盛有 砸粉的第二陶瓷舟置于氮氣氣流上游，兩陶瓷舟的距離為3cm，升溫退火處理，溫度從室溫 W14°C/min升溫速率升至1000°C，恒溫70min，冷卻至室溫，制得砸滲雜石墨締；分別稱取 0.Ig砸滲雜石墨締、0. 9g乙基纖維素和0. 6g松油醇置于研鉢中，研磨20min，用刮涂法將 所得漿料涂覆到導電層上；在氮氣氣氛保護下，對得到的涂覆有漿料的導電層升溫退火處 理，溫度從室溫Wl〇°C/min升溫速率升至520°C，恒溫50min，冷卻至室溫后，得到厚度為 IOym的目標對電極。
[0029] 實施例4
[0030] 分別稱取0.2g氧化石墨締、0.4g砸粉置于IOOmL二氧化錯球磨罐中，進行球磨 預處理。所述二氧化錯球質量為57.Og,罐內氮氣保護，球磨機轉速為38化/min,球磨時間 為化。球磨結束后，將所得的混合物從球磨罐中取出，稱0.2g混合物置于第一陶瓷舟中， 稱0. 6g砸粉置于第二陶瓷舟中，將盛有混合物的第一陶瓷舟置于氣氣氣流的下游，將盛有 砸粉的第二陶瓷舟置于氣氣氣流上游，兩陶瓷舟的距離為1cm，升溫退火處理，溫度從室溫 W8°C/min升溫速率升至900°C，恒溫llOmin，冷卻至室溫，制得砸滲雜石墨締；分別稱取 0.Ig砸滲雜石墨締、1.Og乙基纖維素和0. 6g松油醇置于研鉢中，研磨20min，用刮涂法將 所得漿料涂覆到導電層上；在氮氣氣氛保護下，對得到的涂覆有漿料的導電層升溫退火處 理，溫度從室溫W1. 5°C/min升溫速率升至480°C，恒溫28min，冷卻至室溫后，得到厚度為 14Jim的目標對電極。 陽0川實施例5
[0032] 分別稱取0. 2g氧化石墨締、0. 6g砸粉置于IOOmL二氧化錯球磨罐中，進行球磨預 處理。所述二氧化錯球質量為60.Og,罐內氣氣保護，球磨機轉速為36化/min,球磨時間為 8. 5h。球磨結束后，將所得的混合物從球磨罐中取出，稱0. 2g混合物置于第一陶瓷舟中，稱 〇.7g砸粉置于第二陶瓷舟中，將盛有混合物的第一陶瓷舟置于氮氣氣流的下游，將盛有砸 粉的第二陶瓷舟置于氮氣氣流上游，兩陶瓷舟的距離為4. 5cm，升溫退火處理，溫度從室溫 W13°C/min升溫速率升至800°C，恒溫140min，冷卻至室溫，制得砸滲雜石墨締；分別稱取 0.Ig砸滲雜石墨締、0. 5g乙基纖維素和0. 7g松油醇置于研鉢中，研磨25min，用刮涂法將 所得漿料涂覆到導電層上；在氮氣氣氛保護下，對得到的涂覆有漿料的導電層升溫退火處 理，溫度從室溫W13°C/min升溫速率升至530°C，恒溫45min，冷卻至室溫后，得到厚度為 12ym的目標對電極。 陽〇3引 實施例6
[0034] 分別稱取0.2g氧化石墨締、0.45g砸粉置于IOOmL二氧化錯球磨罐中，進行球磨 預處理。所述二氧化錯球質量為35. 75g，罐內氣氣保護，球磨機轉速為28化/min,球磨時間 為13h。球磨結束后，將所得的混合物從球磨罐中取出，稱0. 2g混合物置于第一陶瓷舟中， 稱0.Sg砸粉置于第二陶瓷舟中，將盛有混合物的第一陶瓷舟置于氮氣氣流的下游，將盛有 砸粉的第二陶瓷舟置于氮氣氣流上游，兩陶瓷舟的距離為Ocm,升溫退火處理，溫度從室溫 W12°C/min升溫速率升至750°C，恒溫90min，冷卻至室溫，制得砸滲雜石墨締；分別稱取 0.Ig砸滲雜石墨締、0. 75g乙基纖維素和0. 85g松油醇置于研鉢中，研磨28min，用刮涂法 將所得漿料涂覆到導電層上；在氮氣氣氛保護下，對得到的涂覆有漿料的導電層升溫退火 處理，溫度從室溫W6°C/min升溫速率升至490°C，恒溫25min，冷卻至室溫后，得到厚度為 9ym的目標對電極。 陽O對試驗例1
[0036] 采用N719染料敏化的Ti〇2作為光陽極，采用實施例2制得的砸滲雜石墨締對電 極，含有乙臘為溶劑的I/%電解質，組裝成常規(guī)的S明治結構的DSSCs,標為1號電池；采 用實施例4制得的砸滲雜石墨締對電極，含有乙臘為溶劑的I/%電解質，組裝成常規(guī)的= 明治結構的DSSCs,標為2號電池；采用較常用的Pt對電極，含有乙臘為溶劑的I/%電解 質，組裝成常規(guī)的S明治結構的DSSCs,標為3號電池。采用AAA級別的太陽光模擬器（型 號為940324，美國化哪〇的公司產），光照強度為411.56下100111胖/畑1 2，在-0.1-1.0￥范圍 內測試1-3號電池的光電流密度-電壓曲線，其中：1號電池的光電流密度-電壓曲線如圖 3所示，2號與3號電池的光電流密度-電壓曲線如圖4所示，所得到的特征數據如表1所 示。從表1數據可W看出，采用砸滲雜石墨締對電極所組裝的DSSCs光電轉換效率均高于 Pt對電極，說明砸滲雜石墨締對電極對電解質的還原具有優(yōu)良的催化活性，并在Pt替代方 面有極大的潛力。 柳37] 表1
[0038]
陽0例試驗例2
[0040] 將2塊相同的、在實施例2得到的砸滲雜石墨締對電極組裝成假電池，采用 Bio-Logic多通道電化學工作站（型號為VSP，法國產），在OV偏壓下，測試了暗態(tài)條件下 的電化學交流阻抗，頻率范圍為IOOmHz-SOOMHz,振幅為IOmV,循環(huán)測試10次，測試結果如 圖5、6所示。從圖5、6可W看出，隨著掃描次數的增加，砸滲雜石墨締對電極的電荷轉移電 阻（曲線中第一個半圓的半徑）并沒有發(fā)生明顯變化，從而表明其對電解質具有較好的穩(wěn) 定性。綜合上面分析，所述砸滲雜石墨締對電極對13的還原具有優(yōu)于Pt對電極的催化活 性，進一步表明該復合物對電極在Pt替代、降低DSSCs成本方面擁有巨大潛力。
【主權項】
1. 一種硒摻雜石墨烯對電極，包括絕緣基底、導電層和硒摻雜石墨烯，其特征在于： 所述導電層通過物理方法沉積在絕緣基底上，所述硒摻雜石墨烯材料通過粘結劑附著在 導電層上；所述絕緣基底為玻璃，厚度為18-22mm，所述導電層為摻氟的二氧化錫，厚度為 0? 2-0. 5mm〇2. 根據權利要求1所述一種硒摻雜石墨烯對電極的制備方法，其特征在于包括以下步 驟： 步驟1、將氧化石墨烯和硒粉置于二氧化鋯球磨罐中，所述氧化石墨烯與硒粉的質量比 為1. 0:1. 0-5. 0,所述氧化石墨稀和硒粉總質量與二氧化錯球的質量比為1:50-100,罐內 惰性氣氛保護，球磨機轉速控制在200-400r/min，球磨時間控制在8-16h ; 步驟2,將步驟1所制得的混合物從球磨罐中取出，將一部分混合物置于第一陶瓷 舟中，將硒粉置于第二陶瓷舟中，所述第一陶瓷舟中混合物與第二陶瓷舟中硒粉的質量 比為1. 0:1. 0-5. 0,再將盛有混合物的第一陶瓷舟置于惰性氣流的下游，將盛有硒粉的第 二陶瓷舟置于惰性氣流的上游，兩陶瓷舟的距離為〇-5cm，升溫退火處理，溫度從室溫以 0. 5-15°C /min升溫速率升至600-1000°C，再恒溫60-150min，冷卻至室溫，制得硒摻雜石墨 稀材料； 步驟3,將步驟2制得的硒摻雜石墨烯材料、乙基纖維素和松油醇置于研缽中，研 磨15-30min，利用刮涂法將所得漿料涂覆到絕緣基底的導電層上，所述硒摻雜石墨烯材 料與乙基纖維素的質量比為1.0:2. 0-10,所述硒摻雜石墨烯材料與松油醇的質量比為 1. 0:6. 0-10 ； 步驟4,在惰性氣氛保護下，對步驟3得到的涂覆有漿料的絕緣基底升溫退火處理，溫 度從室溫以0. 5-15 °C /min升溫速率升至400-550 °C，再恒溫20-70min，冷卻至室溫后，得到 目標對電極； 所述惰性氣體選自氬氣、氮氣或氦氣中的一種； 所述絕緣基底導電層上硒摻雜石墨烯材料厚度為4-16 y m。
【專利摘要】本發(fā)明涉及碳材料的制備與應用技術領域，一種硒摻雜石墨烯對電極及其制備方法，包括以下步驟：1、將氧化石墨烯和硒粉作為前驅體，經過機械球磨混合；2、將步驟1所得混合物在惰性氣氛下高溫退火處理，冷卻至室溫，制得硒摻雜石墨烯材料；3、將步驟2得到的硒摻雜石墨烯材料與粘結劑研磨均勻，再將所得漿料涂覆到絕緣基底的導電層上；4、在惰性氣氛保護下，將步驟3得到的涂覆有漿料的絕緣基底，升溫退火處理，冷卻至室溫后，得到目標對電極。本發(fā)明采用的制備工藝簡單、原料成本低、適于大批量工業(yè)化制備；與傳統(tǒng)鉑對電極相比，所制備的硒摻雜石墨烯對電極對電解質具有優(yōu)良的電催化活性和電化學穩(wěn)定性，因而，有望取代資源短缺、價格昂貴及穩(wěn)定性差的鉑對電極。
【IPC分類】H01L51/48, H01G9/042, H01G9/20, H01L51/44, H01M14/00, H01L51/42
【公開號】CN105140038
【申請?zhí)枴緾N201510589631
【發(fā)明人】邱介山, 孟祥桐, 于暢
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月16日