在這項工作中,通過簡單的溶劑熱方法成功設計并合成了新穎、相互連接和自組裝的多孔空心Cu7S4/CuS和氮摻雜的還原氧化石墨烯(Cu7S4/CuS@nGO)。僅通過控制水熱溫度,已經研究了一種有效合成方法,可選擇性地制造不同形態的Cu7S4/CuS。掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)的圖像表明了樣品的結構和形態隨溫度的變化。考慮到具有多孔空心球形結構的Cu7S4/CuS(在210℃下合成)的有效形態,我們推測它應具有良好的光電性能,例如寬的UV-vis吸收光譜,并且應通過進一步處理來增強其性能,如將氮摻雜還原氧化石墨烯封裝成膠囊。為了研究Cu7S4/CuS和Cu7S4/CuS@nGO納米復合材料的光電性能,已將它們用作染料敏化太陽能電池(DSSC)中的對電極(CE)。結果表明,Cu7S4/CuS@nGO納米復合材料不僅表現出最佳的光電性能,其功率轉換效率為9.14%(遠高于以Pt、Cu7S4/CuS和nGO為CE的器件),而且具有顯著的電化學性能,穩定性也是如此。
Figure 1. (a)Cu7S4的標準XRD圖譜,(b)CuS的標準XRD圖譜,c-f是分別在150 ℃,180 ℃,210 ℃和240 ℃下合成Cu7S4/CuS的相應XRD圖譜。
Figure 2. (a)和(b)Cu7S4/CuS樣品的SEM圖像;(c)Cu7S4/CuS樣品的TEM圖像;(d)Cu7S4/CuS@nGO樣品的TEM圖像。
Figure 3. Cu7S4/CuS@nGO復合材料的合成路線和形成過程示意圖。
Figure 4. (a)在150 ℃,180 ℃,210 ℃和240 ℃下合成Cu7S4/CuS;(b)Pt、Cu7S4/CuS@nGO、Cu7S4/CuS和nGO;連續30個循環,(c)Cu7S4/CuS和(d)Cu7S4/CuS@nGO的CV曲線。
Figure 5. (a)基于電解質中Pt、Cu7S4/CuS@nGO、Cu7S4/CuS和nGO CEs的奈奎斯特圖,(b)相應的塔菲爾曲線。
Figure 6. 用Pt、Cu7S4/CuS@nGO、Cu7S4/CuS和nGO CEs制備的DSSC的光電流-電壓曲線。
相關研究成果于2019年由安徽大學Guang Li課題組,發表在Electrochimica Acta(2019,307,64-75)上。原文:Controllable synthesis and photoelectric properties of interconnected and self-assembled nanocomposite of porous hollow Cu7S4/CuS and nitrogen-doped graphene oxide。
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