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安徽大學Guang Li課題組--多孔空心Cu7S4/CuS與氮摻雜氧化石墨烯相互連接和自組裝的納米復合材料的可控合成和光電性能

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(jīng)研究了一種有效合成方法,可選擇性地制造不同形態(tài)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(jié)構(gòu)和形態(tài)隨溫度的變化。考慮到具有多孔空心球形結(jié)構(gòu)的Cu7S4/CuS(在210℃下合成)的有效形態(tài),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/CuSCu7S4/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(jié)果表明,Cu7S4/CuS@nGO納米復合材料不僅表現(xiàn)出最佳的光電性能,其功率轉(zhuǎn)換效率為9.14%(遠高于以PtCu7S4/CuSnGOCE的器件),而且具有顯著的電化學性能穩(wěn)定性也是如此。 

Figure 1. aCu7S4的標準XRD圖譜,(bCuS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(bCu7S4/CuS樣品的SEM圖像;(cCu7S4/CuS樣品的TEM圖像;(dCu7S4/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;(bPtCu7S4/CuS@nGOCu7S4/CuSnGO;連續(xù)30個循環(huán),(cCu7S4/CuS和(dCu7S4/CuS@nGOCV曲線。

 

 

Figure 5. a)基于電解質(zhì)中PtCu7S4/CuS@nGOCu7S4/CuSnGO CEs的奈奎斯特圖,(b)相應的塔菲爾曲線。

 

 

Figure 6. PtCu7S4/CuS@nGOCu7S4/CuSnGO 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(fā)表在Electrochimica Acta(201930764-75)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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