[發(fā)明專利]一種基于AgInSe/ZnSe核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)日: 2022-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN114597070A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童鑫;龍治行;王志明;王瑞;趙宏洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)長三角研究院（湖州）
• 主分類號(hào): H01G9/20
• 分類號(hào): H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發(fā)明公開了一種基于AgInSe/ZnSe核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極及其制備方法和應(yīng)用，該制備方法包括以下步驟：將基底材料上制備二氧化鈦致密層；將含氧化石墨烯和乙醇的二氧化鈦漿料沉積在二氧化鈦致密層上，制得氧化石墨烯摻雜的二氧化鈦光陽極；將銀銦硒/硒化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)沉積到氧化石墨烯摻雜的二氧化鈦光陽極的介孔層中，制得基于銀銦硒/硒化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極。本發(fā)明利用銀銦硒/硒化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)敏化氧化石墨烯摻雜的二氧化鈦光陽極，制得的光陽極能夠解決現(xiàn)有的量子點(diǎn)光電化學(xué)電池高毒性、光吸收范圍窄、低活性、低穩(wěn)定性的一系列問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電化學(xué)電池制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于AgInSe/ZnSe核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

光電化學(xué)電池技術(shù)是一種直接利用光能，并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的新型電池技術(shù)，通常由具備光活性的光電極、電解液以及電路組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于太陽能轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，光電化學(xué)制氫系統(tǒng)，可以直接通過太陽能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生H₂，被認(rèn)為是最有吸引力且成本效益高的生產(chǎn)“綠色”燃料的技術(shù)之一，傳統(tǒng)的二氧化鈦光陽極具有較大的帶隙(～3.2eV)，導(dǎo)致其只能利用太陽光中紫外光的部分，嚴(yán)重影響了光能到氫能的轉(zhuǎn)化效率。基于半導(dǎo)膠體量子點(diǎn)尺寸/性質(zhì)/組分可調(diào)節(jié)的光電極，近些年在光電應(yīng)用方面獲得了大量的關(guān)注，尤其是基于量子點(diǎn)的光電化學(xué)技術(shù)，它不僅能擴(kuò)大光電化學(xué)電池的光吸收范圍，還具有高效的電子分離/轉(zhuǎn)移效率，在眾多的量子點(diǎn)中，I-III-VI族三元銀銦硒量子點(diǎn)不含有毒成分，具有窄帶隙(相體～1.24eV)、廣闊的光吸收范圍和寬波長可協(xié)調(diào)性等優(yōu)點(diǎn)，使其有用來組裝高性能、環(huán)境友好的量子點(diǎn)光光電化學(xué)電池的潛力，然而，無修飾銀銦硒量子點(diǎn)表面存在大量的缺陷/陷阱態(tài)，導(dǎo)致非輻射復(fù)合，這將會(huì)使載流子產(chǎn)生減少，從而妨害其光學(xué)性質(zhì)(如更小的熒光量子產(chǎn)率)和光/化學(xué)穩(wěn)定性。因此，迫切需要一種性能較好的光陽極。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于AgInSe/ZnSe核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中量子點(diǎn)敏化的光陽極性能差的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：提供一種基于AgInSe/ZnSe核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極的制備方法，包括以下步驟：

(1)在基底材料上制備二氧化鈦致密層；

(2)將含氧化石墨烯和乙醇的二氧化鈦漿料沉積在二氧化鈦致密層上，然后再經(jīng)固化成型、定型和加熱保溫，制得氧化石墨烯摻雜的二氧化鈦光陽極；

(3)使用電泳沉積法將銀銦硒/硒化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)沉積到氧化石墨烯摻雜的二氧化鈦光陽極的介孔層中，制得基于銀銦硒/硒化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極。

本發(fā)明的有益效果為：構(gòu)筑核殼結(jié)構(gòu)是保護(hù)核量子點(diǎn)免受周圍環(huán)境影響最為有效的方法之一，它能夠很好的鈍化裸露量子點(diǎn)表面的缺陷，并提高其電子分離/轉(zhuǎn)移的效率，同時(shí)硒化鋅與銀銦硒之間的晶格失配(～3％)較小，硒化鋅的帶隙相對(duì)較窄，銀銦硒/硒化鋅核殼量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu)有利于電子從核到殼層的提取，這種窄帶隙的硒化鋅可以進(jìn)一步吸收更多的太陽光子，有利于所有基于量子點(diǎn)的太陽能制氫氣的應(yīng)用。本發(fā)明利用銀銦硒/硒化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)敏化氧化石墨烯摻雜的二氧化鈦光陽極，制得基于銀銦硒/硒化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的光陽極能夠解決現(xiàn)有的量子點(diǎn)光電化學(xué)電池高毒性、光吸收范圍窄、低活性、低穩(wěn)定性的一系列問題。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)：

進(jìn)一步，步驟(1)中基底材料為FTO玻璃。

進(jìn)一步，步驟(1)中在基底材料上制備二氧化鈦致密層的具體方法為：將基底材料預(yù)處理，然后將納米二氧化鈦溶液旋涂在基底材料上，煅燒，制得二氧化鈦致密層

進(jìn)一步，預(yù)處理的具體方法為：將基底材料依次置于乙醇、去離子水中超聲20-40min，然后用氮?dú)獯蹈伞?/p>