[發(fā)明專利]PN結(jié)型硅電極及其制備方法、光電陰極和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011080074.2
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112176358B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞏金龍;吳波;王拓;劉斌;李慧敏;汪懷遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B1/55;C25B11/054;C25B11/069;C25B11/081
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

1.一種PN結(jié)型硅電極，其特征在于，包括PN結(jié)型硅，所述PN結(jié)型硅的N型硅表面自組裝有疏水有機(jī)硅烷層，所述疏水有機(jī)硅烷層上沉積有親水鋁氧化物層；由此構(gòu)建兩性薄膜保護(hù)的PN結(jié)型硅電極；所述疏水有機(jī)硅烷層的厚度為3-20nm，所述親水鋁氧化物層的厚度為2-10nm；并且按照以下步驟制備得到：

(1)將有機(jī)硅烷前驅(qū)體、水、有機(jī)溶劑配置成體積分?jǐn)?shù)為2％-40％的有機(jī)硅烷前驅(qū)體溶液，并且分散均勻；

(2)將步驟(1)得到的有機(jī)硅烷前驅(qū)體溶液旋涂在所述PN結(jié)型硅的N型硅表面，所述旋涂的速度為500-6500rpm/s；

(3)將步驟(2)得到的電極在100-200℃條件下加熱至完全干燥，實(shí)現(xiàn)疏水有機(jī)硅烷層的自組裝；

(4)在步驟(3)得到的疏水有機(jī)硅烷層表面沉積親水鋁氧化物層。

2.一種如權(quán)利要求1所述PN結(jié)型硅電極的制備方法，其特征在于，該方法按照以下步驟進(jìn)行：

(1)將有機(jī)硅烷前驅(qū)體、水、有機(jī)溶劑配置成體積分?jǐn)?shù)為2％-40％的有機(jī)硅烷前驅(qū)體溶液，并且分散均勻；

(2)將步驟(1)得到的有機(jī)硅烷前驅(qū)體溶液旋涂在所述PN結(jié)型硅的N型硅表面，所述旋涂的速度為500-6500rpm/s；

(3)將步驟(2)得到的電極在100-200℃條件下加熱至完全干燥，實(shí)現(xiàn)疏水有機(jī)硅烷層的自組裝；

(4)在步驟(3)得到的疏水有機(jī)硅烷層表面沉積親水鋁氧化物層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述PN結(jié)型硅電極的制備方法，其特征在于，步驟(1)之前除去所述PN結(jié)型硅的N型硅表面自氧化產(chǎn)生的SiO₂。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述PN結(jié)型硅電極的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的所述有機(jī)硅烷為十八烷基三甲氧基硅烷，所述有機(jī)溶劑為乙醇。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述PN結(jié)型硅電極的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述沉積為原子層沉積，前驅(qū)體為三甲基鋁；沉積循環(huán)數(shù)為5-20次。

6.一種兩性薄膜保護(hù)的PN結(jié)型硅光電陰極，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述PN結(jié)型硅電極，所述PN結(jié)型硅電極的所述親水鋁氧化物層表面負(fù)載有Pt納米顆粒。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種PN結(jié)型硅光電陰極，其特征在于，所述Pt納米顆粒的粒徑為3-20nm。

8.一種如權(quán)利要求6-7中任一項(xiàng)所述PN結(jié)型硅光電陰極在光電化學(xué)池光解水制氫中的應(yīng)用。