摘要
能源危机下，太阳能作为重要的可再生能源，具有广阔的应用前景。染料敏化太阳能电池作为第三代太阳能电池，因其低成本、高效率、环保绿色等优点，受到了研究人员的广泛关注。染料敏化太阳能电池通常由光阳极、染料、电解质以及对电极组成，其中对电极承担着收集电子、促进氧化还原对再生等作用，其材料的选择对于太阳能电池的性能有至关重要的影响。过渡金属硫族化合物（TMDs）由于独特的结构以及在光电器件领域展现的优异性质吸引了研究人员广泛的关注，其中二硫化钼（MoS2）作为典型的TMDs而备受瞩目。研究发现，由于比表面积、催化活性等差异，MoS2的形态结构对其光电性能有着显著的影响。其中一维纳米结构的纳米管和二维纳米结构的纳米薄膜因其比表面积大、活性位点多等优点，被用在染料敏化太阳能电池的对电极材料时，展现出可以替代Pt的发展潜力。而MoS2形态结构的不同主要取决于制备方法的选择，目前MoS2纳米材料的制备方法有很多，然而大多数都较为繁琐。因此，寻求一种简单高效的MoS2纳米材料制备方法，并探究其在染料敏化太阳能电池对电极中的应用具有较高的研究价值。基于此，本文所研究的工作包括以下几个方面： （1）利用水热法并结合化学气相沉积法合成了具有高电催化活性的超长Na掺杂MoS2纳米管。该合成方法简单易操作，能够实现MoS2纳米管的大规模合成。XRD,SEM,TEM,XPS等测试手段被用来对该纳米管进行了表征分析，结果表明，合成的NaxMoS2纳米管形状规则、长度均匀、成分纯净，将其作为染料敏化太阳能电池对电极材料时，其稳定的管状结构及较大的比表面积使其表现出优异的电催化活性，与参比的Pt对电极材料相似。 （2）在经过KOH溶液预先处理的FTO衬底上利用化学气相沉积法和物理气相沉积法制备了少数层的MoS2薄膜。实验测试和计算分析表明，将其作为染料敏化太阳能电池对电极材料时，掺杂少量K原子的MoS2薄膜对电极相比纯MoS2薄膜电催化活性有显著提高。其原因为掺杂的K原子能够作为I3-/I-氧化还原的电子库，快速的为氧化还原对的反应提供电子，形成了双电子效应加速反应的进行，从而提高了MoS2薄膜的催化活性。
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