[發明專利]光電極及其制造方法、以及光電化學電池

在審

• 申請號: 201610989593.8
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN107142495A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 田村聰;羽藤一仁
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: C25B11/04
• 分類號: C25B11/04;C25B1/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 劉航,段承恩

1.一種光電極，包含：

作為基板的第1導電體；

配置在所述第1導電體上的第2導電體，其包含多個柱狀結構體且透明；和

配置在所述柱狀結構體的表面上的光催化劑層，其包含可見光光催化劑。

2.根據權利要求1所述的光電極，

所述可見光光催化劑包含鈮氮化物和鈮氮氧化物中的至少任一種。

3.根據權利要求1或2所述的光電極，所述第1導電體的電阻率小于所述第2導電體的電阻率。

4.根據權利要求3所述的光電極，

所述第1導電體由金屬形成，

所述第2導電體由透明導電性氧化物形成。

5.根據權利要求3所述的光電極，

所述第1導電體由第1透明導電性氧化物形成，

所述第2導電體由第2透明導電性氧化物形成，

所述第1透明導電性氧化物的電阻率小于所述第2透明導電性氧化物的電阻率。

6.根據權利要求1～5的任一項所述的光電極，

所述第2導電體由選自摻雜有銻的氧化錫、摻雜有氟的氧化錫和摻雜有鎵的氧化鋅之中的至少任一種形成。

7.根據權利要求1～6的任一項所述的光電極，

在所述第2導電體中，相對于所述第2導電體的中心面、所述第1導電體側的區域的空隙率低于相對于所述中心面、與所述第1導電體相反側的區域的空隙率，

所述中心面是所述第2導電體的厚度的中心面，

在將所述第1導電體的配置有所述第2導電體的面作為基準面，將從所述多個柱狀結構體的頂端之中、位于離所述基準面最遠的位置的柱狀結構體的頂端通過并且與所述基準面平行的面作為厚度決定面時，所述第2導電體的厚度由從所述基準面到所述厚度決定面的距離決定，

所述第2導電體的所述中心面是所述基準面與所述厚度決定面的中心面。

8.一種光電極的制造方法，是制造權利要求1～7的任一項所述的光電極的方法，

在作為基板的第1導電體上形成包含多個柱狀結構體且透明的第2導電體；

在所述柱狀結構體的表面上形成包含可見光光催化劑的光催化劑層。

9.根據權利要求8所述的光電極的制造方法，

所述可見光光催化劑是選自氮化物和氮氧化物之中的至少任一種，

通過使用氮化合物氣體對作為所述可見光光催化劑的前驅體的氧化物或有機化合物進行氮化處理，來形成包含所述可見光光催化劑的所述光催化劑層。

10.一種光電化學電池，具備：

權利要求1～7的任一項所述的光電極；

與所述光電極電連接的對電極；和

收納所述光電極和所述對電極的容器。

11.根據權利要求10所述的光電化學電池，還具備包含水的電解液，所述電解液被收納于所述容器內，并且與所述光電極和所述對電極的表面接觸。

12.根據權利要求10或11所述的光電化學電池，

所述光電極的第1導電體由金屬形成，

所述光電極以下述朝向配置，所述朝向是光能夠從與所述第1導電體相反側的面入射的朝向。

13.根據權利要求10或11所述的光電化學電池，

所述光電極的第1導電體由透明導電性材料形成，

所述光電極以下述朝向配置，所述朝向是光能夠從所述第1導電體側的面入射的朝向。

14.一種生成氫氣的方法，具備以下的工序(a)和工序(b)，

工序(a)：準備光電化學電池，

所述光電化學電池具備

權利要求1所述的光電極、

與所述光電極電連接的對電極、

與所述光電極和所述對電極接觸的液體、

收納所述光電極、所述對電極和所述液體的容器，

其中，所述液體是水或電解質水溶液；

工序(b)：向所述光電極照射光，從而在所述對電極的表面上產生氫氣。

15.根據權利要求1～6的任一項所述的光電極，隨著與所述基板的距離的增加，各柱狀結構體的截面積減少。