[發(fā)明專(zhuān)利]氧化鋅-五氧化二鉭復(fù)合納米薄膜及其制備方法和在光催化中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410749460.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104529184A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞏金龍;李澄澄;王拓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C03C17/23
• 分類(lèi)號(hào): C03C17/23;B01J23/20
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于光電化學(xué)池的半導(dǎo)體電極領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及到一種氧化鋅/五氧化二鉭復(fù)合納米材料及其制備方法。

背景技術(shù)

光解水制氫，也被稱(chēng)作人工光合作用，是利用太陽(yáng)能的一種極具前景的新興技術(shù)，對(duì)于解決當(dāng)今能源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題有重要的意義。自從1972年Fujishima和Honda報(bào)導(dǎo)了TiO₂在紫外光照射下分解水制備氫氣后¹，人們就對(duì)光電催化分解水產(chǎn)生很大興趣。這種技術(shù)基于太陽(yáng)能和水，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能，是一種可再生、無(wú)污染的新興技術(shù)，極具吸引力。光電化學(xué)池分解水制氫的核心是尋求一種有效的光催化半導(dǎo)體電極材料，理想的半導(dǎo)體材料要求材料活性好、成本低廉、低毒性、性質(zhì)穩(wěn)定且對(duì)光有很好的響應(yīng)。目前為止還沒(méi)有一種半導(dǎo)體材料可以同時(shí)滿(mǎn)足上述要求。²

氧化鋅材料是一種寬禁帶半導(dǎo)體，它具有價(jià)格低廉、低毒性及高電子傳導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)³，可以做成大比表面的納米結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)電子和空穴的分離⁴。盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，氧化鋅材料在光解水制氫中一個(gè)很大的限制因素是它在溶液中受紫外光照射后很容易受到光生空穴的腐蝕，這極大限制了它的光電催化應(yīng)用。⁵為了解決氧化鋅材料的自腐蝕，尋求一種簡(jiǎn)單有效的方法來(lái)增強(qiáng)其穩(wěn)定性是十分必要的。Wei?Xie等人在ZnO表面負(fù)載納米Ag粒子，通過(guò)Ag粒子增強(qiáng)了電子和空穴的分離，同時(shí)Ag減少了表面缺陷，提高了ZnO材料的穩(wěn)定性。⁶Bo?Weng等人通過(guò)在ZnO外包覆還原石墨烯，提高了電荷傳遞，同時(shí)增大了比表面積，提高了穩(wěn)定性與光催化活性。⁷這些方法從一定程度上緩解了ZnO的不穩(wěn)定性問(wèn)題，但是尋求一種更簡(jiǎn)便有效的提高ZnO穩(wěn)定性的方法仍然需要繼續(xù)研究。

1.Fujishima,A.；Honda,K.Electrochemical?photolysis?ofwater?at?a?semiconductor?electrode.Nature?1972,238,37-38.?

2.Walter,M.G.；Warren,E.L.；McKone,J.R.；Boettcher,S.W.；Mi,Q.X.；Santori,E.A.；Lewis,N.S.Solar?water?splitting?cels.Chem.Rev.2010,110,6446-6473.?

3.Look,D.C.；Reynolds,D.C.；Sizelove,J.R.；Jones,R.L.；Litton,C.W.；Cantwell,G.；Harsch,W.C.Electrical?properties?ofbulk?ZnO.SolidState?Commun.1998,105,399-401.?

4.Greene,L.E.；Law,M.；Tan,D.H.；Montano,M.；Goldberger,J.；Somorjai,G.；Yang,P.D.General?route?to?vertical?ZnO?nanowire?arrays?using?textured?ZnO?seeds.Nano?Lett.2005,5,1231-1236.?

5.Chen,Y.W.；Prange,J.D.；Duhnen,S.；Park,Y.；Gunji,M,；Chidsey,C.E.D.；McIntyre,P.C.Atomic?layer-deposited?tunnel?oxide?stabilizes?silicon?photoanodes?for?water?oxidation.Nat.Mater.2011,10,539-544.?

6.Xie,W.；Li,Y.Z.；Sun,W.；Huang,J.C.；Xie,H.；Zhao,X.J.Surface?modification?ofZnO?with?Ag?improves?its?photocatalytic?efficiency?and?photostability.Journal?ofphotochemistry?andphotobiologyA:Chemistry.2010,216,149-155?