杜祖亮教授课题组基于气固相化学反应原理，发展了一种纳米多孔碳化物的模板限制低温转化方法，并将其代替价格昂贵的铂材料用于染料敏化太阳电池（DSC）对电极，为开发新型、轻质、低成本和高活性的DSC对电极材料奠定基础。该研究结果发表在Journal Materials Chemistry A 2015, 3, 11745-11749. (SCI一区，IF=7.4）。

模板限制策略低温制备纳米多孔碳化物过程示意图及产物SEM形貌图（左）, 纳米多孔碳化物和铂对电极组装染料敏化太阳电池的J-V曲线（右）

由于具有高效的电解质还原活性和高温抗氧化特性，纳米碳化物（碳化钛、碳化铌等）已经被研究用来代替金属铂用于DSC对电极材料。通常情况下，纳米碳化物是通过金属氧化物的碳热还原方法制备，该过程需要在1400℃以上的高温下进行，且耗时很长（>24 小 时），产物比表面积较低。同时，碳化物在高温下容易呈现多种结晶习性，往往很难保持前驱体氧化物模板的形貌，不利于产物形貌的控制。我们课题组通过利用纳 米多孔碳模板与金属卤素化合物发生温度梯度驱动的气固相反应，可以实现纳米多孔碳化钛和碳化铌的低温复制制备，反应过程示意图如左图所示。相比传统的碳化 物制备方法，该方法可在800℃的低温下进行，所制备材料孔隙率高，比表面积大。研究发现，以该材料代替金属铂作为染料敏化太阳电池的对电极，可以获得与铂类似的电催化活性，所组装太阳电池器件也达到了与铂电极相当的效率水平（右图）。