一种光阳极及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种光阳极及其制备方法和用途，所述光阳极包括依次设置的基底层、介电钝化层和三明治复合层；所述三明治复合层包括依次层叠的金属氧化物层、石墨烯层和金属层，所述金属氧化物层与介电钝化层接触；所述金属层的厚度为1.5

【技术实现步骤摘要】
一种光阳极及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于光电催化领域，具体涉及一种光阳极及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]n型硅(n
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Si)的带隙约为1.1eV，具有较高的载流子迁移率和导电性，且材料廉价、易得、无毒，是一种良好且有应用前景的光阳极材料。然而，n
‑
Si在电解液中极易被腐蚀，且其表面析氧动力学及其缓慢，致使其析氧反应过电势较高，极大地限制了其广泛应用。为了获得稳定高效的n
‑
Si基光电极，在n
‑
Si表面修饰析氧电催化剂用以物理隔绝电解液并同时提升其析氧动力学是最为常见的解决方法。石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成蜂窝状晶格结构的单层二维材料，理论上能够有效地阻隔各种气体和液体分子穿过。基于该特性，石墨烯已被报道用于Si基光电极的防腐蚀保护。另外，石墨烯还具有优异的面内载流子迁移率、～97％的透光性以及大的比表面积等性质，在提升光电极的光电催化性能方面具有较大的应用前景。
[0003]然而目前所报道的石墨烯修饰的Si基光阳极普本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光阳极，其特征在于，所述光阳极包括依次设置的基底层、介电钝化层和三明治复合层；所述三明治复合层包括依次层叠的金属氧化物层、石墨烯层和金属层，所述金属氧化物层与介电钝化层接触；所述金属层的厚度为1.5
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3.5nm。2.根据权利要求1所述的光阳极，其特征在于，所述金属层中金属为M，所述M包括Ni、Co或Fe中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述金属层和石墨烯层的厚度比为(5
‑
12):1；优选地，所述金属氧化物的通式为M
x
'O
y
，其中M'包括Ni或Co，0＜x≤3，0＜y≤4；优选地，所述金属氧化物层的厚度为1.5
‑
3.5nm。3.根据权利要求1或2所述的光阳极，其特征在于，所述基底层为硅层；优选地，所述介电钝化层的结构通式为M
x””
O
y”，其中，M”包括Si、Ti、Zr或Al中的任意一种，0＜x”≤2，0＜y”≤3；优选地，所述介电钝化层的厚度为1.5
‑
3nm。4.一种如权利要求1
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3任一项所述的光阳极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)在基底层的表面沉积介电钝化层；(2)在介电钝化层的表面沉积金属氧化物层，并在金属氧化物层的表面形成石墨烯层；(3)在石墨烯层的表面沉积金属层，得到光阳极。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述在介电钝化层的表面形成石墨烯层的方法包括：制备具有转移介质的石墨烯层，将具有转移介质的石墨烯层与金属氧化物贴合，所述石墨烯层朝向所述金属氧化物一侧，除去转移介质，在所述金属氧化物的表面形成石墨烯层；优选地，所述转移介质为高分子树脂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述具有转移介质的石墨烯层的制备方法为：(a)在金属箔上生长石墨烯，石墨烯表面涂覆高分子树脂，退火得金属箔/石墨烯/高分子树脂复合体；(b)将金属箔/石墨烯/高分子树脂复合体浸泡在刻蚀液中分离金属箔，得具有转移介质的石墨烯层；优选地，所述在金属箔上生长石墨烯的方法为化学气相沉积法；优选地，所述高分子树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢关才，宫建茹，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：