研究目的
研究一种新型微纳米复合结构材料(NOMC-Ni@NCNTs)的构建及其在染料敏化太阳能电池中高效还原三碘离子的应用。
研究成果
NOMC-Ni@NCNTs复合材料在染料敏化太阳能电池的三碘离子还原反应中展现出优异的电催化性能和稳定性，其效率高于传统铂对电极。该复合材料的独特结构有利于实现高效的电子传输和电解质扩散。
研究不足
该研究聚焦于NOMC-Ni@NCNTs复合材料在染料敏化太阳能电池（DSSCs）中的合成与应用，其合成方法在大规模生产和成本效益方面可能存在潜在局限性。
在氮掺杂有序介孔碳上原位生长镍包覆氮掺杂碳纳米管用于染料敏化太阳能电池中高效三碘离子还原
DOI：10.1016/j.cej.2020.124633
期刊：Chemical Engineering Journal
出版年份：2020
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
通过两步合成策略构建了一种新型微纳米复合结构材料（NOMC-Ni@NCNTs），其由氮掺杂有序介孔碳（NOMC）负载镍包覆氮掺杂碳纳米管（Ni@NCNTs）。该策略首先采用水热法自组装制备水溶性酚醛树脂/F127胶体，随后以醋酸镍为镍源并利用自生成催化剂，催化热解酚醛树脂/F127共聚物与三聚氰胺，促使Ni@NCNTs通过镍连接点原位生长并锚定于NOMC表面。所得NOMC-Ni@NCNTs材料中，NOMC颗粒尺寸减小且介孔通道长度从原始材料的850μm-2mm缩短至15-30μm。锚定的Ni@NCNTs在复合材料中构建三维导电骨架，使电导率从原始NOMC的20.4S cm?1提升至254.1S cm?1。通过调控Ni@NCNTs与NOMC的相对含量，可灵活调节复合材料的颗粒尺寸、介孔结构和比表面积。该新型结构复合材料作为染料敏化太阳能电池（DSSCs）的对电极材料，展现出优异的I??还原催化活性：最优NOMC-Ni@NCNTs对电极电荷转移电阻低至2.21Ω，组装电池功率转换效率达8.39%。在腐蚀性I?/I??电解液中，该对电极电池经72小时光照后仍保持7.82%的剩余效率，表现出卓越的电化学稳定性。其优异电催化性能主要源于独特结构：锚定Ni@NCNTs导电基底加速了NOMC微米颗粒间的电子传输，而具有短程介孔的无定形NOMC促进了电解质扩散并为I??还原提供了丰富的离子可及缺陷位点。
作者：
Ming Chen，Leng-Leng Shao，Xian-Wei Lv，Gui-Chang Wang，Wen-Qi Yang，Zhong-Yong Yuan，Xing Qian，Yu-Yu Han，Ai-Xiang Ding
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