【摘 要】
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为了改善当今社会能源体系单一,依赖传统化石能源的现状,太阳能的利用被认为是解决这些困境的重要举措之一,而太阳能电池是利用太阳能的有效手段,随着研究的深入,在诸多太阳能电池类型中,染料敏化太阳能电池（DSSCs）在不断发展的过程中引起了越来越多的关注。在高效DSSCs的器件中,对电极（CE）承担着传导电子和参与电解液中的碘三阴离子/碘离子对（I3-/I-）氧化还原反应的重要作用,是DSSCs中不可或
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为了改善当今社会能源体系单一,依赖传统化石能源的现状,太阳能的利用被认为是解决这些困境的重要举措之一,而太阳能电池是利用太阳能的有效手段,随着研究的深入,在诸多太阳能电池类型中,染料敏化太阳能电池（DSSCs）在不断发展的过程中引起了越来越多的关注。在高效DSSCs的器件中,对电极（CE）承担着传导电子和参与电解液中的碘三阴离子/碘离子对（I3-/I-）氧化还原反应的重要作用,是DSSCs中不可或缺的部分。通常来说,贵金属铂（Pt）是常见的CE材料,但Pt的价格昂贵和储量稀少决定了它难以规模化应用,因此,开发高效的、稳定的和成本低的CE替代Pt对电极势在必行。在先前的研究中已经表明:（1）钴基金属化合物,如硫化物和硒化物有着对I3-/I-优异的催化活性和良好的稳定性;（2）经典的钴基金属-有机框架结构,类沸石咪唑酯骨架化合物-67（ZIF-67）具有比表面积大和孔径均匀分布的特性;（3）碳材料具有优异的导电性能,将碳材料与钴基金属复合可以有效地提高电极材料的电子输运能力。基于此,本文提出了构筑特殊核壳结构钴基三元金属硫化物,ZIF-67与碳纳米管（CNTs）充分耦合,再将其进一步高温硒化来构筑高效的DSSCs对电极的若干策略。本文研究主要分为如下五个部分:第一部分,由扼要解决的能源危机与环境污染问题入手,简介了DSSCs的原理与结构,进而引出了本文将研究的CE材料,包括:钴基三元金属硫化物(Zn0.76Co0.24S)、ZIF-67与CNTs复合物（ZIF-67-CNTs）及Co Se2@NC与CNTs的复合物（Co Se2@NC-CNTs）;第二部分,介绍了本文研究中所用到的实验药品和仪器,同时,说明了CE材料的形貌、组成与结构和电化学性能测试的表征方法;第三部分,以Zn Co甘油化合物为前驱体,利用直接煅烧的方法合成了Zn Co2O4化合物,同时,利用溶剂热的方法硫化合成了具有核-壳结构的三元钴基金属硫化物Zn0.76Co0.24S,当Zn0.76Co0.24S作为DSSCs的CE时,该CE展示出了7.42%的光电转化效率,高于基于Pt电极的7.07%和Zn Co2O4对电极的4.60%,说明了Zn0.76Co0.24S材料具有良好的电催化活性;第四部分,通过自生长的方法,将ZIF-67与CNTs充分耦合,将CNTs串联在ZIF-67多面体的内部,结合了ZIF-67与CNTs各自的优点。ZIF-67-CNTs的成功制备,使基于此的CE不仅展示出优于ZIF-67的光伏表现,并为接下来的研究打下基础;第五部分,以前一章的研究为基础,将ZIF-67-CNTs复合物进一步硒化,制备出了Co Se2@NC-CNTs复合材料,值得指出的是,基于Co Se2@NC-CNTs对电极的DSSCs展示出了9.25%的光电转化效率,由此可见,在此制备的Co Se2@NC-CNTs对电极有着优异的光伏性能。
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