一种量子点敏化的氧化物电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种量子点敏化的氧化物电极及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将碘化亚铜、乙酸锌和乙酸铟溶于十二硫醇和油胺中，加热，加入硫的油胺溶液，继续加热，淬灭反应，制得第一反应液；加入十二硫醇和十八烯中，脱气，加热，淬灭反应，制得第二反应液，加入甲苯和乙醇，混匀后，离心，重新分散在甲苯中，得到电泳沉积液，以两片氧化物电极为工作电极，进行电泳沉积，制得量子点敏化的氧化物电极。采用本发明专利技术电极构的建光电化学电池，具体高活性和高稳定性，并且当构建两电极体系光电化学电池时，不需要外置偏压。本发明专利技术涉及光电化学电池技术领域，解决了现有光电化学电池低活性、低稳定性、高毒性和需要外置偏压的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点敏化的氧化物电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光电化学电池
，具体涉及一种量子点敏化的氧化物电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]量子点敏化光电化学电池技术是一种通过光响应半导体直接利用光能，并将其转化为化学能的新型电池技术，通常由具备光活性的量子点敏化光电极、电解液以及电路组成，其结构简单，相比于先光伏发电，再电解水制氢技术，具备更低的器件成本和器件复杂性；相比于无量子点敏化的光电化学电池技术，带隙可调的量子点能充分吸收紫外
‑
可见
‑
近红外的太阳光，充分做到光能的有效利用。量子点敏化光电化学电池制氢技术目前不能大规模投入实际应用主要限制在以下几个方面：第一，由于量子点和光电极之间的接触不充分，整体电池的活性以及稳定性偏低；第二，量子点敏化光电化学电池通常需要外接电源，施加一定偏压才能使器件得到可观的性能；第三，尽管量子点由于其能带结构可调、光谱宽吸收等特点被广泛用于光电化学电池，但是大部分量子点含有铅镉等有毒金属，从绿色环保的角度上阻碍了这类技术的发展。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种量子点敏化的氧化物电极及其制备方法和应用，以解决现有量子点敏化光电化学电池接触不良、低活性、低稳定性、高毒性和需要外置偏压的问题。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种量子点敏化的氧化物电极的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)将碘化亚铜、乙酸锌和乙酸铟完全溶解于十二硫醇和油胺的混合溶液中，于200
‑
250℃条件下加热8
‑
12min，然后逐滴加入硫的油胺溶液，继续于180
‑
220℃条件下加热18
‑
22min，再进行淬灭反应，制得第一反应液，即油胺和十二硫醇共同包覆的量子点ZnCuInS2溶液；
[0006](2)将步骤(1)制得的第一反应液加入十二硫醇和十八烯的混合溶液中，在真空和45
‑
55℃条件下，脱气28
‑
32min，然后加热至100
‑
150℃，保持10
‑
20min，再进行淬灭反应，制得第二反应液，即十二硫醇包覆的量子点ZnCuInS2溶液；
[0007](3)在步骤(2)制得的第二反应液中，加入甲苯和乙醇，混匀后，离心，重新将沉淀分散在甲苯中，得到电泳沉积液，以两片氧化物电极为工作电极，进行电泳沉积，制得量子点敏化的氧化物电极。
[0008]本专利技术的有益效果为：十二硫醇配体一端为巯基，一端为长链烃基，配体包覆量子点是巯基接触量子点，烃基暴露在外，形成外端疏水的量子点结构，当通过电泳沉积到亲水氧化物表面时，外端的烃基是容易与亲水氧化物接触，因此量子点表面配体会脱落一部分，使得量子点的金属、硫等原子团直接与亲水氧化物接触，以此形成直接的接触。
[0009]本专利技术先用十二硫醇配体包覆量子点，然后用量子点敏化氧化物电极，制得的量子点敏化的氧化物电极，其量子点和氧化物电极能够有效接触，基于配体长度、配位强度以及量子点表面配体负载量不同，解决了传统量子点敏化光电极的有效接触问题，同时，不含有有毒重金属；本专利技术量子点敏化的氧化物电极构建光电化学电池，具体高活性和高稳定性，并且当构建两电极体系光电化学电池时，不需要外置偏压。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0011]进一步，步骤(1)中，碘化亚铜、乙酸锌、乙酸铟、十二硫醇和油胺的摩尔体积比为0.4
‑
0.6mmol：0.4
‑
0.6mmol：0.8
‑
1.2mmol：4
‑
6mL：4
‑
6mL。
[0012]进一步，步骤(1)中，在真空和80
‑
100℃条件下脱气28
‑
32min，然后在氮气气氛下加热至130
‑
150℃，保持10
‑
20min，完成溶解过程。
[0013]进一步，步骤(1)中，硫的油胺溶液中硫的浓度为0.3
‑
0.8mol/L。
[0014]进一步，步骤(1)中，十二硫醇和硫的油胺溶液的体积比为2
‑
3：2。
[0015]进一步，步骤(2)中，第一反应液、十二硫醇和十八烯的体积比为2
‑
4：4
‑
6：8
‑
12。
[0016]进一步，步骤(2)中，在氮气气氛下加热。
[0017]进一步，步骤(3)中，氧化物电极为钒酸铋电极或氧化亚铜电极。
[0018]进一步，钒酸铋电极通过以下方法制得：
[0019](3.11)将碘化钾、乳酸和硝酸铋加入水中，得混合溶液，调节pH值，然后滴加对苯醌乙醇溶液，搅拌，制得沉积液；
[0020](3.12)以步骤(3.11)制得的沉积液为电化学沉积液，以导电玻璃FTO为工作电极，在三电极体系中进行电泳沉积；
[0021](3.13)在步骤(3.12)制得的工作电极上，滴加乙酰丙酮氧钒的二甲基亚砜溶液，加热至400
‑
500℃，保持1.5
‑
2.5h，然后浸入氢氧化钾溶液中溶解，洗涤，制得钒酸铋电极。
[0022]进一步，步骤(3.11)中，混合溶液中碘化钾、乳酸和硝酸铋的浓度分别为0.3
‑
0.5mol/L、0.02
‑
0.04mol/L：0.01
‑
0.02mol/L。
[0023]进一步，步骤(3.11)中，采用硝酸溶液调节pH值为1.5
‑
2。
[0024]进一步，步骤(3.11)中，混合溶液和对苯醌乙醇溶液的体积比为45
‑
55：15
‑
25。
[0025]进一步，步骤(3.11)中，对苯醌乙醇溶液的浓度为0.04
‑
0.05mol/L。
[0026]进一步，步骤(3.12)中，电泳沉积的条件为：参比电极Ag/AgCl，对电极铂片，先施加电压
‑
0.3～
‑
0.4V，沉积18
‑
22s，然后施加电压
‑
0.08～
‑
0.12V，沉积250
‑
350s。
[0027]进一步，步骤(3.13)中，乙酰丙酮氧钒的二甲基亚砜溶液的浓度为0.18
‑
0.22mol/L。
[0028]进一步，步骤(3.13)中，氢氧化钾溶液的浓度为0.8
‑
1.2mol/L。
[0029]进一步，氧化亚铜电极通过以下方法制得：
[0030](3.21)将硫酸铜、磷酸氢二钾和乳酸加入水中，调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子点敏化的氧化物电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碘化亚铜、乙酸锌和乙酸铟完全溶解于十二硫醇和油胺的混合溶液中，于200
‑
250℃条件下加热8
‑
12min，然后逐滴加入硫的油胺溶液，继续于180
‑
220℃条件下加热18
‑
22min，再进行淬灭反应，制得第一反应液，即油胺和十二硫醇共同包覆的量子点ZnCuInS2溶液；(2)将步骤(1)制得的第一反应液加入十二硫醇和十八烯的混合溶液中，在真空和45
‑
55℃条件下，脱气28
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32min，然后加热至100
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150℃，保持10
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20min，再进行淬灭反应，制得第二反应液，即十二硫醇包覆的量子点ZnCuInS2溶液；(3)在步骤(2)制得的第二反应液中，加入甲苯和乙醇，混匀后，离心，重新将沉淀分散在甲苯中，得到电泳沉积液，以两片氧化物电极为工作电极，进行电泳沉积，制得量子点敏化的氧化物电极。2.根据权利要求1所述的量子点敏化的氧化物电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碘化亚铜、乙酸锌、乙酸铟、十二硫醇和油胺的摩尔体积比为0.4
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0.6mmol：0.4
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0.6mmol：0.8
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1.2mmol：4
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6mL：4
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6mL。3.根据权利要求1所述的量子点敏化的氧化物电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在真空和80
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【专利技术属性】
技术研发人员：童鑫，蔡孟珂，王志明，赵宏洋，李鑫，尤益民，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：