[發明專利]一種光電化學電池光陽極的制備方法

有效

• 申請號: 201810746303.6
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108914148B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 閆小琴;程曉琴;白智明;郇亞歡;李明華;紀箴
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 11237 北京市廣友專利事務所有限責任公司
• 代理人: 張仲波

本發明提供了一種光電化學電池光陽極的制備方法。所述的光陽極是一種復合結構，包括α?Fe₂O₃層、中間層、析氧催化劑層。在制備電極時，先通過加熱二茂鐵直接得到α?Fe₂O₃層，再通過旋涂錫前驅體溶液燒結得到中間層，最后用水浴法長一層析氧催化劑。所得的光陽極制備步驟簡單易操作且可大面積生產。本發明所制得的α?Fe₂O₃復合結構電極保持了α?Fe₂O₃的納米形貌結構，中間層很好的鈍化了α?Fe₂O₃層的表面缺陷，極大的改善了催化劑和α?Fe₂O₃層之間的界面接觸。該復合結構光陽極的中間層和催化劑層使得光電流分別提高了72.6％和118.4％，從而顯著提高了光解水的性能。

技術領域

本發明屬于光電解水領域，具體為一種光電化學電池光陽極的制備方法。

背景技術

太陽能作為一種清潔能源，來源豐富，不受地域限制，水在地球上的儲量可達138.6億立方米，因此通過光解水制氫將太陽能存儲在氫氣中，是解決當今能源危機的很有潛力的方法。α-Fe₂O₃作為一種窄帶隙半導體(Eg＝2.1eV)，在光解水陽極的選擇上很有競爭力。然而由于α-Fe₂O₃表面缺陷的存在以及比較緩慢的氧化動力學過程，鈍化表面缺陷以及在其表面長一層析氧催化劑就非常重要。

發明內容

基于解決上述問題，本發明提出了一種復合結構電極的制備方法。所述電極能夠大大的提高光電解水性能。

一種光電化學電池光陽極的制備方法，其特征在于所述的光陽極由α-Fe₂O₃層、中間層、析氧催化劑層組成，α-Fe2O3層微觀上為蠕蟲狀，大小在50-100nm，厚度為150nm，中間層為氧化錫；所述析氧催化劑層為羥基氧化鐵，厚度為15nm。

如上所述光電化學電池光陽極的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1).先進行基片預處理至基片表面潔凈；

(2).將上述預處理基片倒扣在裝有一定量二茂鐵的坩堝上，放置在馬弗爐內400°加熱2小時，隨爐冷卻，基片上得到橙黃色α-Fe₂O₃薄膜；

(3).將錫前驅體溶液多次旋涂在步驟(2)所得基片上200°加熱10min；

(4).將步驟(3)所得基片浸沒在三價鐵鹽和硝酸鈉的溶液中，放置于100°水浴鍋中10min。

進一步地，步驟(1)中，所述基片為FTO；

步驟(2)中，所述一定量為25mg；

步驟(3)中，所述錫前驅體溶液為180mM SnCl₄·5H₂O溶液；

步驟(4)中，所述三價鐵鹽為0.10M FeCl₃·6H₂O溶液，硝酸鈉溶液為1M。

有益效果：

本發明制備的α-Fe₂O₃復合結構電極保持了α-Fe₂O₃的納米形貌結構，中間層很好的鈍化了α-Fe₂O₃層的表面缺陷，極大的改善了催化劑和α-Fe₂O₃層之間的界面接觸，中間層和催化劑層使得光電流分別提高了72.6％和118.4％，從而顯著提高了光解水的性能。

附圖說明