钴基或镍基或钴镍基硫化物光子晶体对电极

成果编号：25704

价格：面议

完成单位：淮阴工学院

单位类别：其他高校

完成时间：2018年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：能源环保、新材料

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发布人：蒋青松离线

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该项目已经获得中国国家发明专利，发明专利名称为：钴基或镍基或钴镍基硫化物光子晶体对电极。一种用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极，S1：将单分散聚苯乙烯小球通过恒温垂直沉积法自组装到导电玻璃上形成胶体晶体；S2：通过电化学沉积方法将钴/镍/钴镍沉积填充到所述胶体晶体内部得复合胶体晶体；S3：去除所述复合胶体晶体中的聚苯乙烯小球，得钴/镍/钴镍光子晶体；S4：使用水热法在所述钴/镍/钴镍光子晶体内引入硫源，得钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体。本发明中的钴/镍/钴镍光子晶体与导电玻璃的结合能力较好，对电极中催化活性位点数目较多，电解质扩散速度较快，其功函数与电解质电位匹配较好，以其作对电极的染料敏化太阳能电池能量转换效率较高。

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成果介绍

科技计划：国家级：

成果形式：新技术、新工艺、新材料

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务

参与活动： 2020年高校院所走进镇江高新区暨船舶海工产业产学研合作对接活动 2020年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 1 项
已授权专利,其中:发明专利 1 项

成果简介

成果概况

创新要点

本发明以胶体晶体为模板，采用胶体晶体模板—电化学沉积—水热相结合的方法制备结构稳定的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体，实现背景技术中提到的提高钴/镍/钴镍基硫化物对电极的电催化性能三种方式的有机结合：首先，由于该方法制备得到的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体具有三维有序结构，所以其比表面积较大，而通过背景技术的介绍可知，比表面积越大，电催化活性位点数目越多，从而催化活性越高（这是第一种方式）；其次，多孔结构不仅增加了对电极的有效催化活性面积，而且能为电解质提供扩散孔道，有利于提高电解质的扩散速度，而电解质在对电极上的扩散速度越大，越有助于提高对电极的电催化活性（这是第二种方式）；最后，本发明通过先电化学沉积再水热的方式制备出的钴/镍/钴镍硫化物光子晶体具有多种物相、结构和表面形貌，能够有效调控钴/镍/钴镍硫化物光子晶体的功函数，以达到其与电解质电位匹配的目的，而在染料敏化太阳能电池中，对电极功函数与电解质电位匹配的越好，越有利于降低电荷传输电阻，从而提高对电极的电催化活性（这是第三种方式）。

主要技术指标

S1：将单分散聚苯乙烯小球通过恒温垂直沉积法自组装到导电玻璃上形成胶体晶体； S2：通过电化学沉积方法将钴/镍/钴镍沉积填充到所述胶体晶体内部得复合胶体晶体； S2-1：配置电镀溶液并调节所述电镀溶液的pH值至3~4；若所述复合胶体晶体为钴基复合胶体晶体，则所述电镀溶液的原料为：七水合硫酸钴、六水合氯化钴、硼酸以及十二烷基硫酸钠，摩尔浓度分别为0.01mol/L~0.5mol/L，0.01mol/L~0.5mol/L，0.02mol/L~1mol/L以及0.6mmol/L~30mmol/L；若所述复合胶体晶体为镍基复合胶体晶体，则所述电镀溶液的原料为：六水合硫酸镍、六水合氯化镍、硼酸以及十二烷基硫酸钠，摩尔浓度分别为0.01mol/L~0.5mol/L、0.002mol/L~0.1mol/L、0.012mol/L~0.6mol/L以及0.5mmol/L~25mmol/L；若所述复合胶体晶体为钴镍基复合胶体晶体，则所述电镀溶液的原料为：七水合硫酸钴、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、硼酸以及十二烷基硫酸钠，摩尔浓度分别为0.001mol/L~0.05mol/L、0.01mol/L~0.5mol/L、0.002mol/L~0.1mol/L、0.013mol/L~0.65mol/L以及0.06mmol/L~3mmol/L； S2-2：以所述胶体晶体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞或银/氯化银电极为参比电极，采用恒电位模式的电化学沉积法制备得到所述复合胶体晶体。 S3：去除所述复合胶体晶体中的聚苯乙烯小球，得钴/镍/钴镍光子晶体； S4：使用水热法在所述钴/镍/钴镍光子晶体内引入硫源，得钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体。 S4-1：将配置好的尿素溶液转移至高压反应釜内，并放入所述钴/镍/钴镍光子晶体，在110℃~130℃温度下反应6~8h，待自然冷却后分别用去离子水和无水乙醇清洗样品、真空干燥样品，得碱式碳酸钴/镍/钴镍光子晶体； S4-2：将配置好的九水合硫化钠溶液转移至高压反应釜内，并放入所述碱式碳酸钴/镍/钴镍光子晶体，在150℃~170℃温度下反应6~8h，待自然冷却后分别用去离子水和无水乙醇清洗样品、真空干燥样品，得所述钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体。

其他说明

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