[發明專利]一種復合光電極的制備方法

有效

• 申請號: 201710879432.8
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107699913B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 施偉東;陳必義;徐東波;夏騰;羅必富
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種Au?Pt核殼結構/α?Fe₂O₃復合光電極的制備方法。首先采用檸檬酸鈉還原的方法制備出單分散的Au溶膠，然后在其表面通過化學還原形成一層薄的單質Pt層，最終形成Au?Pt核殼結構的水溶膠，α?Fe₂O₃納米棒光電極的制備是利用水熱法?煅燒的工藝在導電玻璃(FTO)基片上合成，Au?Pt/α?Fe₂O₃復合光電極的制備是利用旋凃法在α?Fe₂O₃納米棒光電極上均勻的旋涂已經制備好的Au?Pt水溶膠，然后低溫燒結處理。與原始的α?Fe₂O₃光電極相比，Au?Pt核殼結構/α?Fe₂O₃復合光電極展現了更優異的光電化學性能。

技術領域

本發明屬于納米材料的制備以及在新能源領域的應用，首先采用檸檬酸鈉還原的方法制備出單分散的Au溶膠，然后在其表面通過化學還原氯鉑酸(H₂PtCl₆)形成一層薄的單質Pt層，形成Au-Pt核-殼結構水溶膠，α-Fe₂O₃納米棒光電極的制備是利用水熱法-煅燒的工藝在FTO基片上合成，Au-Pt/α-Fe₂O₃復合光電極的制備是利用旋凃法在α-Fe₂O₃納米棒光電極上均勻的旋涂已經制備好的Au-Pt水溶膠，然后低溫燒結處理。

技術背景

能源短缺和環境污染是制約21世紀經濟社會可持續發展的兩個重大問題。利用太陽能分解水來獲得清潔高效的氫能是一種極具吸引力和理想地解決能源危機的方法，同時，氫能的使用可以避免傳統化石燃料使用過程中造成的各種環境污染。人們努力嘗試著找到能利用太陽能生產化學燃料的合適的材料和系統，其中一種可行的選擇是使用光電極作為集成器件的光化學電池(PEC)的建設。

過渡金屬氧化物由于其良好的光穩定性，較高的轉化效率，其用于PEC分解水領域已經被廣泛研究幾十年。作為其中的代表，α-Fe₂O₃以其優異的穩定性，廉價易得，制備簡單，高的氫轉換效率(STH)，高的理論光電流受到了廣泛的關注。然而，α-Fe₂O₃也存在這光光生電荷容易復合，空穴壽命短和移動距離短，電極表面/電解液界面半反應速率緩慢的缺點。

近年來，雙金屬納米結構的合成和應用吸引著許多研究者的注意。與單一組分金屬相比，雙金屬納米粒子在催化活性，反應選擇性，化學穩定性方面展現了優異的性能，這也使得其被廣泛應用在光，電，磁，傳感器等領域。研究表明，核-殼型納米雙金屬結構在PEC，電化學，傳感器等領域展現了優異的協同性能。此外，金屬納米粒子較低的費米能級十分利于半導體光生電子與空穴的分離，從而提升了光生電荷的壽命，進而提升半導體光電極的PEC性能。通過Au-Pt核-殼納米粒子來對α-Fe₂O₃進行表面修飾，α-Fe₂O₃的空穴有利于流向Au-Pt核-殼納米粒子，從而提升了α-Fe₂O₃的電荷分離效果。

發明內容

本發明目的在于提供一種簡單的Au-Pt核殼結構/α-Fe₂O₃復合光電極的制備方法。

首先采用檸檬酸鈉還原的方法制備出單分散的Au溶膠，然后在其表面通過化學還原形成一層薄的單質Pt層，最終形成Au-Pt核殼結構的水溶膠，α-Fe₂O₃納米棒光電極的制備是利用水熱法-煅燒的工藝在導電玻璃(FTO)基片上合成，Au-Pt/α-Fe₂O₃復合光電極的制備是利用旋凃法在α-Fe₂O₃納米棒光電極上均勻的旋涂已經制備好的Au-Pt水溶膠，然后低溫燒結處理。