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尺寸与组分可控、原位生长于还原氧化石墨烯上的单分散磷化镍纳米晶作为染料敏化太阳能电池的对电极

DOI：10.1021/acssuschemeng.0c00005 期刊：ACS Sustainable Chemistry & Engineering 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 由于其储量丰富、成本低廉且具有优异的功能特性和催化活性，过渡金属磷化物（TMPs）已被应用于多种能源转换技术中。然而，其合成难度大和导电性一般的特点限制了实际应用。本研究详细介绍了一种简便方法，在还原氧化石墨烯（rGO）表面生长尺寸、晶相和组分可控的完全分散镍磷化物纳米晶体（NCs）。所得NixPy/rGO复合材料有效结合了NixPy的高密度催化活性位点与rGO的优异导电性，从而展现出显著提升的电催化活性。作为染料敏化太阳能电池（DSSCs）的对电极（CE），NixPy/rGO复合材料的性能明显优于传统铂基对电极。采用Ni12P5/rGO复合对电极的器件实现了高达8.19%的功率转换效率，远超铂基对电极DSSCs（7.87%）。DFT计算表明，Ni12P5/rGO作为DSSCs对电极的卓越电催化活性源于其优异的I3?吸附能力。这些结果证明Ni12P5/rGO是替代铂基对电极的理想候选材料。
作者： Song Wang，Ying Xie，Keying Shi，Wei Zhou，Zipeng Xing，Kai Pan，Andreu Cabot
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种简单方法，在还原氧化石墨烯（rGO）上生长尺寸、晶相和组成可控的完全分散磷化镍纳米晶体（NCs），用作染料敏化太阳能电池（DSSCs）的对电极，旨在提升其相对于传统铂基对电极的性能。

研究成果

成功实现了在还原氧化石墨烯（rGO）上原位生长具有可控相和组成的单分散磷化镍纳米晶体（NCs），其在染料敏化太阳能电池（DSSCs）中对电极的电催化性能优于铂基电极。密度泛函理论（DFT）计算揭示了Ni12P5/rGO复合材料卓越的I3?吸附能力，这促成了其高性能表现。

研究不足

该合成过程需要对反应条件进行精确控制，以实现磷化镍纳米晶体所需的相态和组成。该方法的可扩展性以及复合材料在染料敏化太阳能电池中的长期稳定性仍有待进一步研究。

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