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一種P摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極及制備與應(yīng)用

文檔序號:41953184發(fā)布日期:2025-05-16 14:16閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極,其特征在于:包括si襯底、si襯底上設(shè)置的inn納米柱層、inn納米柱表面設(shè)置的pm6層以及pm6層表面設(shè)置的p摻雜nildh助催化劑層,所述p摻雜ni?ldh助催化劑層為二維納米片;

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極,其特征在于:所述p源的摻雜量為niso4摩爾量的5~15%;

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極,其特征在于:所述p源的摻雜量為niso4摩爾量的8~12%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極,其特征在于:所述si襯底為n型硅,導(dǎo)電率<0.005ω;inn納米柱的高度為100~400nm,直徑為30~100nm,密度為100~300μm-2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極的制備方法,其特征在于:包括以下步驟:

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極的制備方法,其特征在于:步驟(1)中所述分子束外延生長工藝的條件:控制襯底溫度為350~450℃,轉(zhuǎn)速為5~10r/min,in束流等效壓強(qiáng)為1.0×10-8~6×10-7torr,氮?dú)饬髁繛?~5sccm,等離子體源功率為300~500w,生長時(shí)間為1~3h;

7.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極的應(yīng)用,其特征在于:所述p摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極用于光電化學(xué)水分解制氫體系。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用,其特征在于:所述體系包括光陽極、光陰極、電解液、光源和電解池;所述光陽極與光陰極分別置于電解液中,電解液置于電解池中;在太陽光照射下,光陰極進(jìn)行氫氣的制備。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用,其特征在于:所述光陰極中si襯底的背面通過ti-au合金與導(dǎo)線連接;所述光陽極與光陰極通過導(dǎo)線進(jìn)行串聯(lián);


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光電化學(xué)制氫的技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種P摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極及制備與應(yīng)用。所述P摻雜鎳層狀雙氫氧化物助催化劑異質(zhì)結(jié)光陰極包括Si襯底、Si襯底上設(shè)置的InN納米柱層、InN納米柱表面設(shè)置的PM6層及PM6層表面設(shè)置的P摻雜Ni?LDH助催化劑層。本發(fā)明還公開了光陰極的制備方法。本發(fā)明的光陰極中P摻雜Ni?LDH助催化劑不僅增加了反應(yīng)的催化活性位點(diǎn),降低了HER所需的活化能,同時(shí)有效降低異質(zhì)結(jié)光電極的起始電位,促進(jìn)了光生載流子的解離、傳輸及在電極/電解液界面發(fā)生還原反應(yīng)。本發(fā)明的光陰極用于光電化學(xué)水分解制氫,解決了制氫過程中的起始電位高、光電轉(zhuǎn)換效率低等問題。

技術(shù)研發(fā)人員:李國強(qiáng),謝少華,李相融,王俊錕,王燕玲
受保護(hù)的技術(shù)使用者:華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/5/15
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