一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113707459A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202110882012.1(22)申请日2021.08.02(71)申请人中北大学地址030051山西省太原市学院路3号(72)发明人贾素萍成彤王昊(74)专利代理机构武汉宇晨专利事务所(普通合伙)42001代理人王敏锋(51)Int.Cl.H01G9/042(2006.01)H01G9/20(2006.01)H01L51/44(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种氮硫共掺杂三维多孔碳的制备方法，包括以下步骤：首先，将一定比例的蛋氨酸、碳酸钠、硫脲粉末混合均匀研磨，然后取适量混合物转移至瓷舟中放入管式炉内进行高温热解，随后将所得热解产物先用氯化钠溶液洗涤，再用去离子水洗涤，接着用行星球磨机进行充分研磨，最后真空干燥即得氮硫共掺杂三维多孔碳材料。将上述材料用于制备染料敏化太阳能电池的对电极，得到的DSSCs光电转化效率提升的同时，也显著改善了电池的热稳定性。本发明提供的方法简单、成本较低，一步热解法即可制得，制备得到的DSSCs的性能优良，具有良好的应用前景。CN113707459ACN113707459A权利要求书1/1页1.一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)混合研磨：将一定量的蛋氨酸、碳酸钠和硫脲粉末混合均匀后，进行研磨，得混合粉末；(2)热解：将步骤(1)中所得混合粉末进行高温热解，得热解产物；(3)后处理：将步骤(2)中所得热解产物放入离心机内进行洗涤，接着球磨，最后进行干燥处理，即得氮硫共掺杂三维多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述蛋氨酸、碳酸钠和硫脲粉末的物质的量比为0.9～1.2：2～6：0.2～0.4。3.根据权利要求1所述的一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述研磨时间为60～80min。4.根据权利要求1所述的一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热解反应温度为800～1000℃，时间为2～5min。5.根据权利要求1所述的一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述洗涤处理依次用NaCl溶液和去离子水各洗涤3次，离心机转速为8000～10000r/min，时间为10～15min。6.根据权利要求1所述的一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述球磨处理转速为280～320r/min，时间为6～8h。7.根据权利要求1所述的一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥处理温度为60～80℃，时间为24～30h。8.一种由权利要求1‑7任一项所述方法制备得到的氮硫共掺杂三维多孔碳材料。9.一种权利要求8所述氮硫共掺杂三维多孔碳材料在制备染料敏化太阳能电池对电极中的应用。2CN113707459A说明书1/6页一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极制备技术领域，具体涉及一种氮硫共掺杂三维多孔碳材料的制备方法及其应用。背景技术[0002]能源和环境已是当今人们面临的重大挑战，由于石油、煤炭、天然气等化石能源资源有限，并且它们的使用引发了日益严重的能源危机和温室效应问题，因此发展可再生新能源势在必行。其中太阳能以资源丰富、开发潜力独特等优势成为研究者的研究重点，据估计，太阳每秒可向地球输送辐射能量8×1013kW，相当于1.892×1016t煤的燃烧热，因此合理开放和利用太阳能对于当今的能源问题具有重大意义。利用光伏技术将可再生和清洁的太阳能转化为电能，是解决上述问题的有效途径之一。[0003]相对于工艺复杂的硅基太阳能电池和原料受限的薄膜太阳能电池，第3代太阳能电池中的染料敏化太阳能电池有着组装工艺简单、无污染、成本低和性能优异稳定的特点，受到了广泛关注。染料敏化太阳能电池主要有以下几个部分组成：光阳极、电解质和对电极，构成一种类似三明治夹层结构。其中，对电极通常由催化材料和导电基底构成，导电衬底的主要作用是收集来自外电路的电子；催化层材料的主要作用是为电解液中的氧化还原电子对提供催化活性位点，促进氧化还原电解对的循环再生，进而促进光阳极中染料分子的循环再生。一般来说，作为对电极材料需要具备以下三个条件：①具有良好的化学稳定性，不与电解质中的氧化还原物质发生化学反应；②具备优异的导电性能，有利于电子的快速传输；③对电解质具有较好的催化还原能力。铂对电极