3-过渡金属二硫化物电催化活性位点的调控及其在染料敏化太阳能电池对电极中的应用

• 作 者: 周华伟 郭俊雪 王灿 魏佳真 刘婷 林炜力 靳丽
• 机 构: 聊城大学化学化工学院材料科学与工程学院山东省化学储能与新型电池技术重点实验室/协同创新中心
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 二维 石墨烯 层间电子耦合 光响应和电催化剂 肖特基结 过渡金属二硫化物

如何提高WS₂和MoS₂的催化性和导电性能成为学术界的热门话题。虽然石墨烯是导电的,但它不是半导体材料。MoS₂和WS₂克服了石墨烯的缺点（没有带隙）并保持2D结构。块状WS₂（VIIB-VIA化合物）具有半导体性和催化性。然而,块状WS₂的体积电阻大,并且二维表面是惰性的。这两个问题在实际应用中降低了WS₂的性能。我们合成了2D-WS₂/2D-GO和2D-MoS₂/2D-GO两种过渡金属化合物与石墨烯集成的二维薄层复合材料。另外我们还发现二维石墨烯和二维过渡金属硫化物之间形成了Schottky结（2D G-T junction）,并且该2D G-T junction表现出明显的光电子响应和超好的电催化活性。在2D G-Tjunction中界面之间的电子耦合有效激活了二维氧化石墨烯和二维过渡金属硫化物表面惰性催化位点。将2D-WS₂/2D-GO作为对电极应用到太阳能电池器件中获得了9.54%的光电转化效率,并且在器件中表现出较好的实际运行稳定性。另外,我们通过增加边缘活性部位的暴露,合成了边缘/缺陷丰富和氧原子掺杂的WS₂（ED-O-WS₂）超级结构。基于ED-O-WS₂对电极的染料敏化太阳能电池（DSC）的功率转换效率（PCE）分别为10.36%(在1 Sun下、AM 1.5、100 mW cm^-2)和11.19%（在0.4 Sun下）。据我们所知,这些值是I₃^-/I^-电解质中基于无铂对电极的DSC报告的最高效率。