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专利号: 2022110398166
申请人: 临沂大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种p‑n异质结光电阴极材料,其特征在于,所述光电阴极材料为层状,包括:基底层;

所述基底层上从下到上依次设置附着有Au层、Cu2O薄膜层、SnS2薄膜层和全氟磺酸聚合物薄膜层;

所述全氟磺酸聚合物薄膜层表面负载有析氢催化剂;

所述析氢催化剂为NiCoSex;,所述Au层的厚度为100~200mm;

所述Cu2O薄膜层的厚度为1.5~2.5μm;

所述基底层为ITO导电玻璃层;

所述Cu2O薄膜层中,Cu2O的微观晶体形貌为立方型晶体,所述Cu2O薄膜层整体为致密的不均匀微纳米锥阵列薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括:在基底层表面镀Au层,得到基底层基底层/Au材料;

在所述Au层表面生长Cu2O薄膜层,得到基底层基底层/Au/Cu2O材料;

在所述Cu2O薄膜层表面负载SnS2薄膜层,得到基底层/Au/Cu2O/SnS2材料;

在所述SnS2薄膜层表面旋涂负载有析氢催化剂NiCoSex的全氟磺酸聚合物薄膜层,得到所述p‑n异质结光电阴极材料。

3.根据权利要求2所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,在所述Au层表面生长Cu2O薄膜层的方法包括:以镀有所述Au层的基底层为工作电极,将所述工作电极浸没在电解液中,以高纯碳棒为对电极,以Hg/HgO为参比电极,通过电沉积在所述Au层表面生长所述Cu2O薄膜层,得到所述基底层/Au/Cu2O材料。

4.根据权利要求3所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,所述电沉积条件为:2

电沉积电流密度为‑0.1~‑0.2mA/cm,电沉积时间为1‑6小时,电沉积温度为30~50℃;

电沉积电解液的组成成分至少包括:五水合硫酸铜0.8~1.2mol/L,乳酸钠0.4~

0.6mol/L,曲拉通X‑1000.08~0.12mol/L;

所述电沉积电解液中还包括表面活性剂,所述表面活性剂的加入量为所述电沉积电解液体积的0.8~1.2%;

所述表面活性剂为聚乙二醇PEG‑200;

所述电沉积电解液的pH为11~12;

所述电沉积电解液的中还包括pH调节剂,所述pH调节剂为碱性物质;

所述碱性物质选自NaOH、KOH中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,在所述Cu2O薄膜层表面负载SnS2薄膜层的方法包括:将SnS2纳米颗粒研磨,超声分散在溶剂A中,得到浸渍液,所述溶剂A中加入有曲拉通X‑

100,

利用浸渍提拉法将基底层/Au/Cu2O材料在所述浸渍液中浸渍,在所述Cu2O薄膜层表面负载SnS2薄膜层,负载完成后干燥,得到所述基底层/Au/Cu2O/SnS2材料。

6.根据权利要求5所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,所述浸渍液中,所述曲拉通X‑100的体积为所述溶剂A体积的1~2%;所述SnS2纳米颗粒与所述溶剂A的质量体积比为1:2~3;

所述溶剂A选自乙醇、异丙醇中的至少一种;

所述浸渍提拉法条件为:浸渍时间为30‑120s,提拉次数为5‑20次,每次间隔时间为250~350s;

所述干燥条件为:干燥温度为35~45℃,干燥时间为5~7小时。

7.根据权利要求2所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,在所述SnS2薄膜层表面旋涂负载有析氢催化剂NiCoSex的全氟磺酸聚合物薄膜层的方法包括:将含有NiCoSex的溶液和含有Nafion的溶液混合,得到Nafion与NiCoSex混合液,将所述Nafion与NiCoSex混合液超声分散后,旋涂在所述基底层/Au/Cu2O/SnS2材料的SnS2薄膜层表面,干燥,得到所述p‑n异质结光电阴极材料。

8.根据权利要求7所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,所述含有NiCoSex的溶液中还包括溶剂B,所述溶剂B为水与异丙醇的混合物,所述水与所述异丙醇的体积比为4~2:1;

所述含有NiCoSex的溶液中NiCoSex与所述异丙醇的质量比为1:200~400,所述含有Nafion的溶液中Nafion的质量分数为5%,所述含有Nafion的溶液与所述异丙醇的体积比为0.05:1。

9.根据权利要求7所述的一种p‑n异质结光电阴极材料的制备方法,其特征在于,所述干燥条件为:干燥温度为35~45℃,干燥时间为1~3小时。