辐射辅助的回收聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纳米复合材料的制备，用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）中高效且可持续的电催化过程

《Radiation Physics and Chemistry》：Radiation -Assisted Tailoring of Recycled Polyethylene Terephthalate (PET) Nanocomposites for Efficient and Sustainable Electrocatalysis in Dye -Sensitized Solar Cells (DSSCs)

辐射辅助回收策略将废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）转化为高效对苯二甲酸乙二醇酯@二氧化钛（PET@TiO?）纳米复合电极，用于染料敏化太阳能电池（DSSC）。通过控制剂量（0-40 kGy）的γ辐照处理，优化了表面形貌、孔隙率和界面润湿性，使电导率提升至79×10?? S/m，接近铂电极性能（12.6 Ω）。器件在AM 1.5G光照下达到8.14%的功率转换效率，IPCE峰值达85%，显著降低电荷转移电阻（15.3 Ω），实现塑料污染治理与清洁能源发展的双重可持续效益。

　　
该研究聚焦于通过辐射处理技术将废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）转化为高效太阳能电池组件的电极材料。研究者发现，通过调节γ-辐照剂量对PET/TiO?纳米复合材料进行改性，不仅能有效改善材料表面特性，还能显著提升其作为染料敏化太阳能电池（DSSCs）阴极的功能性。这种创新方法在解决全球塑料污染问题与开发可持续能源技术之间建立了重要桥梁。

在材料制备阶段，研究者系统性地采用不同辐照剂量（0-40 kGy）处理PET/TiO?复合材料。通过分析辐照剂量与材料性能的关联性，发现中等剂量（30 kGy）处理时达到最佳平衡效果。实验表明，辐照引发的材料链断裂和表面氧化反应，促使二氧化钛纳米颗粒更均匀地分散在PET基体中，形成多孔且粗糙的微观结构。这种结构改变不仅增强了电解液浸润性，更优化了电子传输路径，使材料表面能级与电解液更匹配，从而减少电荷复合损耗。

研究团队通过多维度表征手段验证了材料性能的全面提升。电化学阻抗谱显示，经辐照处理的材料在电荷转移电阻方面接近传统铂基电极水平，其中30 kGy处理组表现出与铂电极相当的界面特性。光电流响应测试进一步证实，辐照优化后的电极在可见光范围内的光吸收效率提升显著，尤其在520 nm波长处达到85%的响应效率，接近铂基电极的90%水平。这种性能提升主要源于表面氧化形成的亲水基团，增强了电解液渗透性和电荷分离效率。

值得注意的是，研究过程中发现辐照剂量存在临界阈值。当剂量超过30 kGy时，材料内部结构过度破坏导致结晶度下降，出现明显的性能衰减。这为工艺优化提供了重要参考，说明在环保材料改性中需要精准控制处理参数。

该技术路线具有双重可持续性价值。从环境层面看，通过回收PET废料替代传统贵金属电极，每年可减少数吨铂族金属的开采，缓解资源稀缺压力。经济层面测算，使用30 kGy辐照处理的PET基电极可使DSSC组件成本降低40%，同时实现8.14%的功率转换效率，达到商业级光伏组件的90%性能要求。

研究突破传统电极制备思路，将辐射处理作为关键调控手段。相较于等离子体活化等现有技术，γ-辐照具有更宽的剂量调节范围和更可控的改性效果。特别在材料表面处理方面，辐照诱导的氧化反应能精确调控表面官能团类型和分布密度，这种分子层面的定向改性在现有文献中尚未见系统报道。

在产业化应用方面，研究团队建立了完整的工艺参数体系。通过优化PET预处理工艺（包括洗涤温度、辐照时间与剂量配比），成功将电极制备标准化。测试数据显示，经40 kGy辐照处理的材料仍保持82%的初始电导率，表明其具备良好的长期稳定性。这种可重复、可规模化的技术路径，为建立塑料回收与新能源产业协同发展的闭环模式提供了可行方案。

该研究的重要启示在于，通过材料科学手段对废弃塑料进行功能化改造，不仅能实现资源再利用，还能催生新型高附加值材料。在具体应用场景中，该技术特别适合分布式光伏系统、柔性电子器件等需要轻量化、低成本电极的领域。后续研究可进一步探索不同复合比例（如TiO?纳米颗粒负载量）、辅助掺杂剂种类对电极性能的协同效应，为开发第四代DSSC技术奠定基础。