磷化钴作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)的对电极(CE)表现出良好的电化学性能，但其导电性和催化性能仍有待进一步提高。Mxene是一种具有高比表面积和电导率的二维层状材料，对DSSCs催化还原碘离子具有重要的加速作用。为此，我们构建了一个包含CoMoP₂和Mxene最佳比例的战略混合材料，同时采用CNTs抑制Mxene层之间的团聚和重复叠加，从而在Mxene中形成柱状效应。CoMoP₂@Mxene@CNTs CE的DSSC的功率转换效率高达10.64%，远高于Pt(7.04%)和CoMoP₂@Mxene (7.08%) CE的功率转换效率。通过一系列形态和电化学分析，我们将性能的提高归功于Mxene优异的导电性和独特的二维化学结构的协同作用，CoMoP₂、Mxene和CNTs材料的有效共混，特别是由于Mxene的采用而形成的柱状效应。有效的CoMoP₂@Mxene@CNTs CE合成工艺简便，是未来用于DSSCs的替代昂贵的Pt CE的一种有前景的选择。 
 
图1. 实验流程及得到的样品结构示意图。 
  图2 (a,b，)CoMoP₂， (c,d) Ti₃C₂T_x和(e,f) CoMoP₂@Mxene@CNTs-3的SEM图像;(g, h, i, j, k, l)映射图像从CoMoP₂@Mxene@CNTs-3复合CE和相应的Co, Mo, C, P和Ti元素的元素映射;(m) CoMoP₂@Mxene@CNTs-3复合材料CE的高分辨率TEM图像和CoMoP₂、CNTs和Ti₃C₂T的相剖面。 
 
图3. CoMoP2@Mxene@CNTs-3样品的XRD谱图。 
 
图4. CoMoP₂@Mxene@ cnts - 3ce的XPS光谱。  
图5 Pt的EIS, CoMoP₂@Mxene和CoMoP₂@Mxene@CNTs-3 CEs。  
 
图6 Pt、CoMoP₂@Mxene和CoMoP₂@Mxene@CNTs CE的Tafel曲线。 
  
图7 (a)各种CEs在60mv s扫描速率下的cv值;(b) CoMoP₂@Mxene@CNTs-3 CEs在不同扫描速率下的cv;(c) CoMoP₂@Mxene@CNTs-3 CE的扫描速率与氧化还原峰电流的关系;(g) CoMoP₂@Mxene@CNTs-3 CE在60 mV/s扫描速率下的30个循环cv 。 
 
图8. (a)开路电压衰减曲线;(b)计算电子寿命;(c)基于Pt和CoMoP₂@Mxene@CNTs-3 CEs的TRPL光谱 。 
 
图9. (a, b)不同CEs下DSSCs的光电流密度-电压曲线;(三)按CoMoP₂@Mxene@ cnts – 3CE计算的数字服务中心的专业服务水平分布情况;(d, e)基于Pt和CoMoP₂@Mxene@CNTs-3 CE的DSSCs的IPCE和EIS。
 
      相关科研成果由河南大学河南省光伏材料重点实验室Furui Tan等人于2022年发表在Journal of Alloys and Compounds (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.166279)上。原文：A Dye-Sensitized Solar Cells with Enhanced Efficiency Based on a “Pillared Effect” of CoMoP2@Mxene@CNTs Composite Counter Electrode。

转自《石墨烯研究》公众号