[發明專利]一種基于InGaN/有機異質結構光電極材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210105589.6
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114540875B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 李國強;謝少華;劉乾湖;梁杰輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C25B11/095
• 分類號: C25B11/095;C25B11/059;C25B11/054;C25B1/04;C25B1/55;C30B29/40;C30B29/66;C30B25/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鐘燕瓊

1.一種基于InGaN/有機異質結構光陽極材料，其特征在于，包括Si襯底、所述Si襯底上設置的InGaN納米柱、所述InGaN納米柱上表面設置的有機材料層；所述有機材料層為非富勒烯材料層；所述非富勒烯材料為IT-4F；

所述IT-4F通過旋涂的方式在所述InGaN納米柱上沉積，旋涂條件為：有機材料溶液的濃度為8～12mg/mL，轉速為3500～4500r/min，時間為30～45s，退火溫度為90～100℃，退火時間為10～15min；

所述InGaN納米柱中In原子在金屬原子中所占的比例為20％～30％，納米柱的高度為100～600nm，直徑為50～100nm，密度為100～300μm^-2。

2.根據權利要求1所述的一種基于InGaN/有機異質結構光陽極材料，其特征在于，所述Si襯底為超低阻硅，電阻率小于1Ω·cm。

3.一種制備權利要求1-2任一項所述的基于InGaN/有機異質結構光陽極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采用分子束外延生長工藝在Si襯底上生長InGaN納米柱；

(2)通過旋涂的方式在所述InGaN納米柱上沉積有機材料層；其中，旋涂條件為：有機材料溶液的濃度為8～12mg/mL，轉速為3500～4500r/min，時間為30～45s，退火溫度為90～100℃，退火時間為10～15min。

4.根據權利要求3所述的一種制備基于InGaN/有機異質結構光陽極材料的方法，其特征在于，所述旋涂的條件為：有機材料溶液的濃度為10mg/mL，轉速為4000r/min，時間為30s，退火溫度為100℃，退火時間為10min。

5.根據權利要求3所述的一種制備基于InGaN/有機異質結構光陽極材料的方法，其特征在于，所述在Si襯底上生長InGaN納米柱包括以下步驟：

采用分子束外延生長工藝，控制Si襯底的溫度為450～980℃，Si襯底轉速為5～10r/min，Ga束流等效壓強為1.0×10^-8～1.5×10^-7Torr，In束流等效壓強為1.0×10^-8～5×10^-7Torr，氮氣流量為1～5sccm，等離子體源功率為200～400W，生長時間為1～5h，在Si襯底上生長InGaN納米柱。

6.權利要求1-2任一項所述的基于InGaN/有機異質結構光陽極材料在無偏壓下光電化學制氫體系中的應用，其特征在于，所述體系包括：以基于InGaN/有機異質結構光陽極材料為光陽極、鉑陰極、電解液、光源和電解池；所述光陽極與鉑陰極通過導線連接，并置于電解液中，通過太陽光照射光陽極進行氫氣的制備。

7.根據權利要求6所述的基于InGaN/有機異質結構光陽極材料在無偏壓下光電化學制氫體系中的應用，其特征在于，所述電解液的pH為0～14；所述的太陽光照射光陽極方式為平行光照射或者全照射。

8.根據權利要求6所述的基于InGaN/有機異質結構光陽極材料在無偏壓下光電化學制氫體系中的應用，其特征在于，所述光陽極是用Ti-Au合金將導線與所述基于InGaN/有機異質結構光陽極材料的Si襯底背面相連而成。