我校在太阳能电池关键材料研究方面取得系列新进展
近期，我校化学与材料科学学院新能源材料研究课题组在DSCs关键对电极材料以及电对方面取得系列研究进展，相关成果发表在Nano Energy（IF=10.2）等多家重要期刊上。
在碳功能材料方面，纳米碳球因其具有高稳定性、大比表面积/体积比、高导电性、高催化活性而广泛用于吸附、催化、能源等领域。该研究小组设计合成了一种表面开口的空心碳球，使碳球内部充分暴露，内部空间得到充分利用。这种开口结构对催化、药物传输有重要的研究意义。在DSCs体系中这种开口碳球表现出比普通实心和空心碳球更高的催化活性，并且发现这种催化剂与硫化物电解液之间有着较好的匹配性。相关研究成果发表在Nano Energy, 2015, 11, 540-549, IF=10.2。
图1. DSC结构, 实心碳球, 空心碳球, 开口碳球
在不同形貌的过渡金属化合物方面，材料的催化性能除了与材料本身特性相关外，还与材料的形貌有着密切的关系。课题组合成不同形貌的过渡金属化合物，包括碳化钼(Mo2C)纳米管和纳米粒子，氮化钒(VN)纳米立方体和纳米豌豆等。研究发现，相比MO2C纳米粒子和VN纳米立方体，MO2C纳米管和VN纳米豌豆表现出更高的催化性能，这些廉价的对电极材料有望取代昂贵的Pt电极。相关研究成果发表在Chem. Commun.,2014, 50, 7625-7627, IF=6.8和J. Phys. Chem. C, 2014, 118, 12625-12631, IF=4.8。
图2不同形貌催化材料
在负载型催化材料方面，为提高电极的催化性能，降低电极的成本，合成了低Pt负载量的负载型催化材料Pt/MoSi2、Pt/Cf。这两种负载型催化材料均表现出与Pt类似的催化活性。相关研究成果发表在J. Power Source, 2014, 263, 154-157, IF=6.2和Electrochim. Acta, 2015, 176, 997-1000. IF=4.5。
应J. Mater. Chem. A和J. Phys. Chem. C之约，课题组对染料敏化太阳能电池对电极方面的研究进行综述, 介绍本课题组的工作以及对电极催化材料与氧化还原电对的研究进展，并展望未来几年DSCs的发展趋势，发表在J. Mater.Chem. A,2015, 3, 19638-19656, IF=7.4和J. Phys. Chem. C,2014, 118, 16727-16742, IF=4.8。
化学与材料科学学院新能源材料研究课题组由武明星博士领衔。2012年，武明星博士作为引进人才来校工作。课题组聚焦第三代太阳能电池，即染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSCs)，致力于将光阳极、电解液(电对)和对电极这三要素有机整合，以提高电池整体性能和降低电池成本。主要研究方向为新能源材料的设计合成，太阳能电池，超级电容器，光(电)解水制氢等几个方面。迄今已在JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Nano Energy等期刊发表学术论文30余篇，论文被他引1400余次，其中5篇论文引用超过100次，作者H-index为17。课题攻关得到了国家自然科学基金，河北省杰青基金，河北省百名优秀创新人才支持计划，河北师范大学科技处等的大力支持。
（供稿：党委宣传部、化学与材料科学学院；编辑：网络新闻编辑部）