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安徽大學(xué)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(fù)合材料的可控合成和光電性能

在這項(xiàng)工作中,通過(guò)簡(jiǎn)單的溶劑熱方法成功設(shè)計(jì)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(guò)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??紤]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(cè)它應(yīng)具有良好的光電性能,例如寬的UV-vis吸收光譜,并且應(yīng)通過(guò)進(jìn)一步處理來(lái)增強(qiáng)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(fù)合材料的光電性能,已將它們用作染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)中的對(duì)電極(CE)。結(jié)果表明,Cu7S4/CuS@nGO納米復(fù)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(yuǎn)高于以Pt、Cu7S4/CuSnGOCE的器件),而且具有顯著的電化學(xué)性能,穩(wěn)定性也是如此。 

Figure 1. aCu7S4的標(biāo)準(zhǔn)XRD圖譜,(bCuS的標(biāo)準(zhǔn)XRD圖譜,c-f是分別在150 ℃,180 ℃,210 ℃和240 ℃下合成Cu7S4/CuS的相應(yīng)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(fù)合材料的合成路線和形成過(guò)程示意圖。

 

Figure 4. a)在150 ℃,180 ℃,210 ℃和240 ℃下合成Cu7S4/CuS;(bPt、Cu7S4/CuS@nGO、Cu7S4/CuSnGO;連續(xù)30個(gè)循環(huán),(cCu7S4/CuS和(dCu7S4/CuS@nGOCV曲線。

 

 

Figure 5. a)基于電解質(zhì)中Pt、Cu7S4/CuS@nGOCu7S4/CuSnGO CEs的奈奎斯特圖,(b)相應(yīng)的塔菲爾曲線。

 

 

Figure 6. Pt、Cu7S4/CuS@nGOCu7S4/CuSnGO CEs制備的DSSC的光電流-電壓曲線。

         相關(guān)研究成果于2019年由安徽大學(xué)Guang Li課題組,發(fā)表在Electrochimica Acta(2019307,64-75)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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