The Pt modified Fe2O3 coated CuFeO2 photocathode consists of a Pt catalyst granular layer, a Fe2O3 coated CuFeO2 granular film layer, and an ITO conductive glass substrate. The Fe2O3 coated CuFe2O3 formed an encapsulation structure between Fe2O3 and CuFeO2 in the CuFeO2 granular film layer. The Fe2O3 on the surface formed a transition layer between CuFeO2 and Pt catalyst granular layer. The upturned barrier at the interface is eliminated, and the photocurrent density and hydrogen production efficiency of photocathode are improved. The Pt-modified Fe2O3-coated CuFeO2 photocathode and its preparation method overcome the shortcomings of the existing CuFeO2 thin film photocathode, such as high preparation temperature, easily destroying the conductivity and transmittance of ITO conductive glass substrate, and forming a warping barrier between CuFeO2 and the particle layer of Pt catalyst, having good stability, visible light response and high photocurrent density. And high opening voltage.
【技术实现步骤摘要】
Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极及制备方法
本专利技术涉及光电化学
,具体涉及Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极及制备方法,可在ITO导电玻璃衬底上低温制备CuFeO2薄膜光阴极。
技术介绍
氢能具有高效、清洁、可再生等优点,是目前广泛研究的化石能源替代技术之一。自从Fujishima等人开拓性地将二氧化钛(TiO2)电极应用于光解水制氢,寻找具有高稳定性、高产氢效率的半导体光电极就成为了热门的研究课题。相比于在光解水反应中产生氧气的光阳极,直接在表面析出氢气的光阴极研究报道的成果较少,这主要是因为可用于制备光阴极的p型半导体种类数量较少。CuFeO2属于铜铁矿材料的一种,具有p型导电性、可见光响应、适合产氢的能带结构等特点。但目前常见的CuFeO2薄膜光电极的制备方法,如溶胶凝胶法、电化学沉积法、固相反应法等存在一些缺陷,一方面是制备温度较高,一般在700℃甚至1000℃以上,并需要持续退火处理数十个小时,而常用的透明导电衬底,如ITO玻璃等的导电性和透光性很容易在高温处理下遭到破坏,700℃的退火处理甚至可能彻底破坏掉ITO玻璃;另一方面,虽然CuFeO2的能带结构很适合作为光阴极,但其功函数与目前公认最高效的Pt等贵金属产氢催化剂的功函数的差异较大,容易在界面处形成不利于光生载流子输运的上翘势垒。因此,针对上述问题,有必要提出进一步的解决方案。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题,本专利技术提供Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极及制备方法。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为:Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极 ...
【技术保护点】
1.Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极,其特征在于,所述光阴极由表面向下逐层为Pt催化剂颗粒层(3)、Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)、ITO导电玻璃衬底(1),所述Pt催化剂颗粒层(3)中的Pt颗粒沉积在Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)表面,Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)中Fe2O3与CuFeO2之间构成包裹结构,表面的Fe2O3在CuFeO2与Pt催化剂颗粒层(3)之间形成过渡层。
【技术特征摘要】
1.Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极,其特征在于,所述光阴极由表面向下逐层为Pt催化剂颗粒层(3)、Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)、ITO导电玻璃衬底(1),所述Pt催化剂颗粒层(3)中的Pt颗粒沉积在Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)表面,Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)中Fe2O3与CuFeO2之间构成包裹结构,表面的Fe2O3在CuFeO2与Pt催化剂颗粒层(3)之间形成过渡层。2.根据权利要求1所述的Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极,其特征在于,所述Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)的厚度为1-1.2μm。3.根据权利要求1所述的Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极,其特征在于,所述Pt催化剂颗粒层(3)中的Pt颗粒的平均直径为30-40nm。4.根据权利要求1所述的Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极,其特征在于,所述Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)中的CuFeO2为p型,禁带宽度为1.3-1.6eV。5.根据权利要求1所述的Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极,其特征在于,所述Fe2O3包裹CuFeO2颗粒薄膜层(2)为交替采用电泳沉积法和溶胶-凝胶法制备得到,所述Pt催化剂颗粒层(3)采用光还原法制备得到。6.根据权利要求1-5任一所述的Pt修饰Fe2O3包裹CuFeO2光阴极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、按重量比4:1-5:1称取制备好的CuFeO2粉末和碘粉并经混合后放入丙酮溶液中,配制成重量比1:1-1:1.5的电泳沉积悬浊液,将所述悬浊液在超声波清洗机中超声震荡处理15-20min,得到混合均匀的悬浊液;步骤二、将一块面积为2-4cm2、表面清洁过的ITO导电玻璃衬底(1)和一块面积8-10cm2的石墨电极片平行放入步骤一制备好的悬浊液中,ITO导电玻璃衬底(1)与石墨电极片间隔1-1.5cm,ITO导电玻璃衬底(1)接正极,石墨电极片接负极,在ITO导电玻璃衬底(1)和石墨电极片之间持续施加50-60V直流电压,持续时...
【专利技术属性】
技术研发人员:程小荣,吴阳江,刘昊,从金亮,张明玉,包晨阳,
申请(专利权)人:苏州工业职业技术学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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