一种耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极制备方法，包括氧化亚铜基复合光电极，氧化亚铜基复合光电极的通式为：

【技术实现步骤摘要】
一种耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电
，特别涉及一种耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极制备方法
。

技术介绍

[0002]化石燃料在现代社会发展过程中发挥着重要作用
。
然而，大量消耗煤炭
、
石油和天然气导致了严重的气候和环境问题，包括全球变暖和大气污染
。
太阳能是一种资源丰富的清洁能源，可以通过水
(H2O)
分解和二氧化碳
(CO2)
还原生成包括氢气
(H2)
和碳基燃料在内的太阳能燃料，能在一定程度上缓解气候和环境危机
。
因此，太阳能燃料的生产和利用得到了全球学者的广泛关注与持续研究
。
[0003]光电催化
(PEC)
能有效用于
H2O
分解和
CO2还原，具有广阔的发展前景
。
许多研究的重点在于制备高效稳定的光阴极，用以促进析氢反应
(HER)
和
CO2还原反应
(CRR)。
氧化亚铜
(Cu2O)
是一种有发展潜力的光阴极材料，但氧化亚铜的自氧化和自还原反应会造成严重的光腐蚀，阻碍光电催化的持续稳定进行
。
以
HER
为例，光电催化电极上的主要反应如下：
[0004]Cu2O + 2H
+ + 2e
‑
ꢀ→ꢀ
2Cu + H2O(
自还原
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0005]Cu2O + 2OH
‑ + 2h
+
ꢀ→ꢀ
2CuO + H2O(
自氧化
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0006]2H
+ + 2e
‑
ꢀ→ꢀ
H2(
正常光电阴极反应
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0007]4OH
‑ + 4h
+
ꢀ→ꢀ
O
2 + 2H2O(
正常光电阳极反应
) (4)
[0008]其中，反应
(1)
与反应
(2)
分别是氧化亚铜发生自还原光腐蚀与自氧化光腐蚀，而反应
(3)
与反应
(4)
是正常的光电阴极反应与光电阳极反应
。
[0009]结合上述反应和光腐蚀机理可知，电子和空穴的积累是光电催化系统中电极光腐蚀的主要原因，因此，改善光电极上的电荷传输，是未来研究中避免或减缓光腐蚀的有效策略
。
而如何设计稳定高效的复合光电极以有效提高电荷传输，是光电催化研究的重点与难点
。
针对以上问题，以下提出一种解决方案
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极制备方法，具有提供用于光电催化的耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极的优点
。
[0011]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0012]通过对体相及界面的电荷传输进行双重改善，提供用于光电催化的耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极，所述氧化亚铜基复合光电极的通式为：
A/Cu2O@B
，其中
A
为界面电荷传输载体；
B
为体相电荷传输载体
。
其特征在于，
A
为附着在
Cu2O@B
表面的贵金属，包括金
、
银
、
铂等；
B
为具有优良电荷输运性能的纳米材料，包括还原氧化石墨烯
、
碳纳米管
、
碳量子点等，并可通过沉积电场嵌入
Cu2O
体相中
。
[0013]提供制备所述的用于光电催化的耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极的方法，具体包括下述步骤：
[0014]S1
：在超声波处理下，以多种溶剂分别清洁导电玻璃
10
分钟以上，待完全干燥后，氧等离子体处理5分钟以上；
[0015]S2
：制备缓冲铜醋酸盐溶液作为电解液一，其中含有
Cu2(CH3COO)4、NaH2PO4和乳酸；
[0016]S3
：搅拌电解液一，滴加
NaOH
溶液，调节
pH
至
10
～
12
；
[0017]S4
：去离子水中分散
B
粉末，并加入电解液一中，以达到浓度为
0.05
～
0.50mg/ml
；
[0018]S5
：以电化学沉积法在导电玻璃上沉积
Cu2O@B
层；
[0019]S6
：将得到的
Cu2O@B
样品置于烘箱中干燥2小时以上；
[0020]S7
：配制
0.01
～
0.10M
的
A
盐溶液作为电解液二；
[0021]S8
：以光电化学沉积法在
Cu2O@B
样品上原位沉积
A
层，得
A/Cu2O@B
光电极
。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]1、
此氧化亚铜基复合光电极具有良好的电荷传输性质，可以极大地避免和缓解光腐蚀，具有很好的工作稳定性；
[0024]2、
本专利技术制备方法简单易操作，制备原料种类少，所需设备成本低，经本方法制备得到的氧化亚铜基复合光电极比单一的氧化亚铜基光电极具有更高的光反应活性
。
具体实施方式
[0025]以下所述仅是本专利技术的优选实施方式，保护范围并不仅局限于该实施例，凡属于本专利技术思路下的技术方案应当属于本专利技术的保护范围
。
[0026]实施例1[0027]S1
：在超声波处理下，以过氧化氢溶液
、
丙酮
、
乙醇和去离子水分别清洁
FTO
玻璃
15
分钟，待完全干燥后，氧等离子体处理5分钟；
[0028]S2
：制备缓冲铜醋酸盐溶液作为电解液一，其中含有
0.1M Cu2(CH3COO)4、0.2M NaH2PO4和
1.0M
乳酸；
[0029]S3
：搅拌电解液，滴加
1.0M NaOH
溶液，调节
pH
至
10
；
[0030](4)
碳纳米管
(CNT)
在去离子水中分散，并加入电解液一中以达到浓度为<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极制备方法，包括氧化亚铜基复合光电极，其特征在于，所述氧化亚铜基复合光电极的通式为：
A/Cu2O@B
，其中
A
为界面电荷传输载体，
B
为体相电荷传输载体；所述
A
为附着在
Cu2O@B
表面的贵金属，所述
B
为具有优良电荷输运性能的纳米材料，且所述
B
可通过沉积电场嵌入
Cu2O
体相中
。2.
根据权利要求1所述的一种耐光腐蚀的氧化亚铜基复合光电极制备方法，其特征在于，所述制造氧化亚铜基复合光电极的方法，具体包括下述步骤，
S1
：在超声波处理下，以多种溶剂分别清洁导电玻璃
10
分钟以上，待完全干燥后，氧等离子体处理5分钟以上；
S2
：制备铜醋酸盐缓冲溶液作为电解液；
S3
：搅拌电解液一，向电解液一中滴加
NaOH
溶液，调节电解液一的
pH
值；
S4
：在去离子水中分散
B
粉末，并将其加入电解液一中，直至所述电解液一中
B
物质的浓度为
0.05
～
0.50mg/ml
；

【专利技术属性】
技术研发人员：李铮，许辰宇，高超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：