研究目的
为了开发基于薄膜技术的潜在更廉价太阳能电池，过去三十年间提出将介观染料敏化太阳能电池（DSSCs）作为第三代太阳能电池，部分原因在于其具有可持续和环保优势，如结构简单、制造工艺低成本、灵活性强、可观的功率转换效率（PCE）以及环境友好特性。
研究成果
报道了采用分子掺杂策略成功制备了不同质量比（AN或NB与rGO分别为1:30、1:20和1:10）的苯胺或硝基苯掺杂还原氧化石墨烯复合材料（AN-rGO或NB-rGO）。在I3?/I?溶液中，以AN-rGO（1:10）或NB-rGO（1:10）对电极组装的电池比rGO表现出40-50%更优异的性能。此外，这些以1:10质量比负载AN或NB杂化结构对电极的rGO片层，在基于[Co(bpy)3]3+/2+媒介的器件中也表现出最佳性能，比基于rGO的DSSC提高了30-35%。
研究不足
实验的技术和应用限制包括：层间因强π-π堆叠和范德华力导致的不可逆团聚，以及石墨烯片层上用于I3?还原的边缘电化学活性位点数量有限——这些因素会显著阻碍电子传输和I3?/I?离子迁移，导致氧化还原物种的内阻与扩散阻力增加，并降低对三碘化物还原的电催化活性。
1：实验设计与方法选择
该方法采用分子掺杂策略合成硝基苯或苯胺掺杂的还原氧化石墨烯(NB-rGO或AN-rGO)。整体实验设计原理包括使用苯胺(AN)和硝基苯(NB)小分子掺杂在还原氧化石墨烯纳米片(rGO)上，作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)中无铂且地球储量丰富的对电极(CEs)。
2：样品选择与数据来源
天然石墨薄片(99.9%)、戊腈(99%)和4-硝基苯重氮四氟硼酸盐(C6H4N3O2·BF4 97%)购自Alfa Aesar。其他材料从Sigma-Aldrich、Merck、Acros Organic和J.T. Baker获得。
3：实验设备与材料清单
材料包括天然石墨薄片、戊腈、4-硝基苯重氮四氟硼酸盐、硝酸钠、硫酸、高锰酸钾、过氧化氢、水合肼、4-叔丁基吡啶、全氟磺酸树脂溶液、高氯酸锂、氯铂酸水合物、苯胺、四丁基碘化铵、碘化锂、碘、1,3-二甲基咪唑、十二烷基硫酸钠、乙醇和乙腈。
4：实验步骤与操作流程
通过Hummers法从天然石墨薄片合成氧化石墨烯(GO)。所得GO沉淀用水合肼还原形成rGO片。通过将十二烷基硫酸钠(SDS)分散到rGO中，然后加入不同质量比(1:10、1:20和1:30)的4-硝基苯重氮四氟硼酸盐(4-NBD)或苯胺(AN)水溶液，获得NB-rGO或AN-rGO。
5：数据分析方法
通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)研究AN或NB与rGO的结合。通过在含有I?/I3?氧化还原对的乙腈溶液中以100 mV s?1扫描速率进行循环伏安法(CV)，评估rGO、AN-rGO和NB-rGO CEs对三碘化物还原过程的电催化活性，电压范围为?2至2 V。
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