使用了最先进技术的染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)因其光电转化效率高、制作工艺简单、所需成本较低及环境友好等特点引起了研究人员的极大关注。DSSCs由吸附有染料的TiO2光阳极、含有I3-/I-的电解液和对电极构成。其中,对电极是DSSCs中极为关键的组成部分,起到了收集光阳极中导出的电子并催化还原I3-为I-的作用。传统的对电极材料为铂(Pt),因其具有良好的催化能力。然而,Pt的价格昂贵且储量有限,在液体电解质中也极易被腐蚀,这严重制约了DSSCs的大规模应用。因此,探索低成本、高催化活性的Pt替代材料迫在眉睫。炭材料种类丰富且来源广泛,并具有优异的导电性和较高的稳定性,已被广泛的应用于能量储存与转换领域,如炭黑、富勒烯、碳纳米管和石墨烯等。石墨烯是一种单原子厚度的二维炭材料,其独特的理化特性使其在DSSCs对电极材料中深受欢迎。本文以石墨烯基材料为研究对象,分别合成了磷掺杂的石墨烯(PG)和氮、磷共掺杂的石墨烯(NPG),研究了其作为DSSCs对电极使用时对I3-的催化还原性能。主要的研究内容和结果如下：以氧化石墨(GO)为碳源,H3PO4为磷源,通过高温退火的方法合成了PG。PG很好地维持了石墨烯(G)的二维层状结构,并且杂原子P的引入产生了了更多的缺陷,改变了G的电子特性和化学特性。与单纯的G和商业化的Pt对电极相比,PG对电极对13-的催化还原性能更优。考察了不能的原料配比和不同的退火温度对PG对电极性能的影响,研究发现当GO与H3PO4的质量比为1：1,退火温度为800℃时,DSSCs光电转换效率可实现最高的7.86%。也研究了其在超级电容器中的性能,探索了其作为多功能催化剂的潜质。以GO为碳源,三聚氰胺和三苯基膦分别作为氮源和磷源,通过先球磨后高温煅烧的方法合成了NPG。球磨操作确保了N原子和P原子掺杂到了G的晶格中,使G拥有了丰富的孔洞结构和更多的缺陷位。将其应用于DSSCs中时,发现其对13-的催化还原性能明显高于Pt对电极,并优于单元的氮掺杂石墨烯(NG)和磷掺杂石墨烯(PG),这是由于N原子和P原子的协同作用所导致的。考察了不同的煅烧温度对NPG对电极性能的影响,发现当退火温度为900℃时,DSSCs的光电转换效率可达到最高的8.57%。同时,NPG对电极也有很好的电化学稳定性。