MnWO4/生物质衍生碳纳米复合催化剂的制备及催化性能

刘卓磊 李静文 孙梦龙 张永伟 党长伟 云斯宁

(西安建筑科技大学材料科学与工程学院，功能材料研究所，西安 710055)

与硅基和薄膜太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell，DSSC)是一种易于组装且价格低廉的光伏器件。典型的DSSC由4部分组成：半导体光阳极、染料、氧化还原电对及对电极(counter electrode，CE)[1-2]。I-/I3-电对是DSSC中最常见的氧化还原电对[3]。然而，传统含I-/I3-电对的电解液易腐蚀Pt电极，且吸收可见光[4]；N719染料低的摩尔消光系数使得DSSC无法获得较高的开路电压(open circuit voltage，Voc)，从而影响电池性能[5]。因此，为进一步提高光电能量转换效率(power conversion efficiency，PCE)，需要探索开发新体系的DSSC。

Cu2+/Cu+电对具有不容易腐蚀电极、缓慢的电子复合速率且能够充分利用入射光等优势[6-7]；D35和Y123敏化剂具有优异的摩尔消光系数。因此，采用Cu2+/Cu+电对和D35染料/Y123染料替代传统I-/I3-电对和N719染料，可以增加电池的Voc，从而提高电池的PCE[8-10]。传统的Pt材料作为CE在Cu2+/Cu+电解质中表现出较低的催化活性。

在传统I-/I3-电对体系中，常见的非Pt电极材料有合金[11-12]、导电聚合物[13-14]、过渡金属化合物[9,15]、碳材料以及复合材料[16-18]。其中，碳材料和双金属氧化物的复合材料，因其多组分之间的协同作用有助于提升催化剂的催化活性而广受关注。Pang等制备了CoFe2O4/GN纳米复合材料，得益于CoFe2O4和GN(石墨烯纳米片)的协同作用，获得了9.04%的PCE[17]。Li等制备了Bi2MoO6/CNFs纳米复合材料，实现了9.02%的PCE[18]。在碳材料中，生物质衍生碳(biomass-derived carbon，BC)合成工艺简单且具有特殊的多孔结构，与双金属氧化物结合形成纳米复合材料，可以有效地利用碳材料和双金属氧化物的催化性能，在传统碘体系DSSC中表现出优异的性能[19-22]。……