在这项工作中,通过简单的溶剂热方法成功设计并合成了新颖、相互连接和自组装的多孔空心Cu7S4/CuS和氮掺杂的还原氧化石墨烯(Cu7S4/CuS@nGO)。仅通过控制水热温度,已经研究了一种有效合成方法,可选择性地制造不同形态的Cu7S4/CuS。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的图像表明了样品的结构和形态随温度的变化。考虑到具有多孔空心球形结构的Cu7S4/CuS(在210℃下合成)的有效形态,我们推测它应具有良好的光电性能,例如宽的UV-vis吸收光谱,并且应通过进一步处理来增强其性能,如将氮掺杂还原氧化石墨烯封装成胶囊。为了研究Cu7S4/CuS和Cu7S4/CuS@nGO纳米复合材料的光电性能,已将它们用作染料敏化太阳能电池(DSSC)中的对电极(CE)。结果表明,Cu7S4/CuS@nGO纳米复合材料不仅表现出最佳的光电性能,其功率转换效率为9.14%(远高于以Pt、Cu7S4/CuS和nGO为CE的器件),而且具有显著的电化学性能,稳定性也是如此。
Figure 1. (a)Cu7S4的标准XRD图谱,(b)CuS的标准XRD图谱,c-f是分别在150 ℃,180 ℃,210 ℃和240 ℃下合成Cu7S4/CuS的相应XRD图谱。
Figure 2. (a)和(b)Cu7S4/CuS样品的SEM图像;(c)Cu7S4/CuS样品的TEM图像;(d)Cu7S4/CuS@nGO样品的TEM图像。
Figure 3. Cu7S4/CuS@nGO复合材料的合成路线和形成过程示意图。
Figure 4. (a)在150 ℃,180 ℃,210 ℃和240 ℃下合成Cu7S4/CuS;(b)Pt、Cu7S4/CuS@nGO、Cu7S4/CuS和nGO;连续30个循环,(c)Cu7S4/CuS和(d)Cu7S4/CuS@nGO的CV曲线。
Figure 5. (a)基于电解质中Pt、Cu7S4/CuS@nGO、Cu7S4/CuS和nGO CEs的奈奎斯特图,(b)相应的塔菲尔曲线。
Figure 6. 用Pt、Cu7S4/CuS@nGO、Cu7S4/CuS和nGO CEs制备的DSSC的光电流-电压曲线。
相关研究成果于2019年由安徽大学Guang Li课题组,发表在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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