本發(fā)明涉及基于表面等離子體增強β輻射伏特效應電池，特別是一種基于表面等離子體增強β輻射伏特效應電池及方法。

背景技術：

1、核電池(也稱同位素)，是將放射性同位素源衰變釋放的載能粒子(如α粒子、β粒子或γ射線等)的能量或衰變過程中產(chǎn)生的熱能轉換為電能的一種裝置。

2、核電池工作原理為放射源產(chǎn)生衰變與換能器件的相互作用，在核電池工作時衰變能同時也會對換能器件造成輻射損傷，當使用高能粒子時，輻射損傷更為顯著，這很大程度上影響了電池的工作壽命。

技術實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述或現(xiàn)有技術中存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明的目的是提供一種基于表面等離子體增強β輻射伏特效應電池及方法，核電池通過在介孔二氧化鈦上制備黃金(au)膜，一方面由于其表面多孔性使黃金(au)具有了納米顆粒的性質(zhì)，為電極反應提供了更大的接觸面積，同時產(chǎn)生表面等離子體還可增強載流子的產(chǎn)生與分離，減少輻生載流子的復合，另一方面，使用含放射性的電解液，可產(chǎn)生具有多種具有氧化還原性的自由基為電極反應提供了更多的反應底物，進而提高電池性能。

4、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于表面等離子體增強β輻射伏特效應電池及方法，其核電池負極，電解液102以及核電池正極；

5、所述核電池負極包括fto導電玻璃，半導體層，以及金屬薄膜層；

6、所述核電池正極103為金屬pt(鉑)片。

7、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：還包括以下步驟：

8、對fto導電玻璃進行清洗以及uvo(紫外臭氧處理)處理；

9、在uvo(紫外臭氧處理)處理后的fto導電玻璃上制備致密二氧化鈦(c-tio2)層；

10、在fto導電玻璃上制備致密二氧化鈦(c-tio2)層處理后的fto導電玻璃上制備介孔二氧化鈦(m-tio2)層；

11、在上述操作處理后的fto導電玻璃上制備黃金(au))層；

12、將經(jīng)過上述操作處理后的fto導電玻璃固定在容器中；

13、將90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)倒入容器中；

14、將權利要求1中所述的金屬pt(鉑)片固定在容器中。

15、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：將所述fto導電玻璃浸泡在加有清潔劑的去離子水中，超聲清洗15min，取出后用去離子水漂洗兩次以上，然后再用丙酮和乙醇各超聲15min，最后用氮氣吹干；

16、其中將清洗完成后的fto導電玻璃進行uvo紫外臭氧處理30min以進行表面改性。

17、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對處理后的fto導電玻璃上制備致密二氧化鈦c-tio2層，用于制備致密二氧化鈦層的溶液包括雙乙酰丙酮基二異丙基鈦酸酯75％，異丙醇與正丁醇，將雙乙酰丙酮基二異丙基鈦酸酯75％，異丙醇溶解在1ml正丁醇中并在室溫下攪拌，形成濃度0.2m的c-tio2溶液；

18、其中在步驟s2中，將攪拌后的c-tio2溶液旋涂在fto導電玻璃上5000rpm，30s，然后在125℃熱板干燥5min，重復三次；

19、干燥后置于500℃管式爐中退火30min，冷卻后即得致密二氧化鈦層。

20、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對處理后的fto導電玻璃上制備介孔二氧化鈦m-tio2層，使用的溶液包括二氧化鈦漿料m-tio2與無水乙醇，二氧化鈦漿料：無水乙醇質(zhì)量比為1:6，攪拌均勻后即得m-tio2溶液；

21、取60μl攪拌均勻的m-tio2溶液旋涂在處理后的fto導電玻璃上5000rpm，30s，然后在125℃熱板干燥5min

22、將干燥后的基板置于500℃管式爐中退火30min，冷卻后即得介孔二氧化鈦層。

23、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對處理后的fto導電玻璃上制備黃金(au)層，通過熱蒸鍍制備黃金(au)層。

24、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將處理后的fto導電玻璃固定在容器中，固定在內(nèi)表面涂有環(huán)氧樹脂的容器中的一側。

25、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)倒入容器中，將1mol/l的90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)倒入容器中。

26、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將權利要求1中所述的金屬pt(鉑)片固定在容器中，使用金屬pt(鉑)片作為核電池正極固定于容器中另一側。

27、作為本發(fā)明基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法的一種優(yōu)選方案，其中：致密二氧化鈦層可與fto導電玻璃良好接觸，在介孔二氧化鈦層上蒸鍍的金層，由于二氧化鈦的多孔性，可呈納米顆粒的形貌；

28、其中90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)同時作為放射源與電解液。

29、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過核電池通過在介孔二氧化鈦上制備黃金(au)膜，一方面由于其表面多孔性使黃金(au)具有了納米顆粒的性質(zhì)，為電極反應提供了更大的接觸面積，同時產(chǎn)生表面等離子體還可增強載流子的產(chǎn)生與分離，減少輻生載流子的復合，另一方面，使用含放射性的電解液，可產(chǎn)生具有多種具有氧化還原性的自由基為電極反應提供了更多的反應底物，進而提高電池性能，90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)衰變產(chǎn)生的高能β粒子先與溶液反應產(chǎn)生自由基，之后，電子再激發(fā)金屬薄膜層從而產(chǎn)生表面等離子體，最后與半導體換能材料相互作用。其中，溶液吸收一部分能量產(chǎn)生的多種自由基，具有較強的氧化還原性質(zhì)可參與電極反應，而后降能后的電子激發(fā)黃金(au)表面等離子體，在金屬表面形成一個呈指數(shù)衰減的電場，最后能量沉積在tio2中產(chǎn)生載流子，在黃金(au)/tio2形成的肖特基結合金屬表面等離子體形成的電場共同作用下，從而增強載流子的產(chǎn)生與分離，減少輻生載流子的復合，從而提高效率，拓展了利用高能β源90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)在核電池中的應用。

技術特征：

1.一種基于表面等離子體增強β輻射伏特效應電池，其特征在于：包括，

2.一種使用如權利要求1所述的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應帶電池的方法，其特征在于：還包括以下步驟：

3.如權利要求2的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：將所述fto導電玻璃浸泡在加有清潔劑的去離子水中，超聲清洗15min，取出后用去離子水漂洗兩次以上，然后再用丙酮和乙醇各超聲15min，最后用氮氣吹干；

4.如權利要求2的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：所述在uvo(紫外臭氧處理)處理后的fto導電玻璃上制備致密二氧化鈦(c-tio2)層，用于制備致密二氧化鈦層的溶液包括雙(乙酰丙酮基)二異丙基鈦酸酯(75％，異丙醇)與正丁醇，將雙(乙酰丙酮基)二異丙基鈦酸酯(75％，異丙醇)溶解在1ml正丁醇中并在室溫下攪拌，形成濃度0.2m的c-tio2溶液；

5.如權利要求2的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：所述在fto導電玻璃上制備致密二氧化鈦(c-tio2)層處理后的fto導電玻璃上制備介孔二氧化鈦(m-tio2)層，使用的溶液包括二氧化鈦漿料(m-tio2)與無水乙醇，二氧化鈦漿料：無水乙醇質(zhì)量比為1:6，攪拌均勻后即得m-tio2溶液；

6.如權利要求2的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：所述在上述操作處理后的fto導電玻璃上制備黃金(au))層，通過熱蒸鍍制備黃金(au)層。

7.如權利要求2的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：所述將經(jīng)過上述操作處理后的fto導電玻璃固定在容器中，固定在內(nèi)表面涂有環(huán)氧樹脂的容器中的一側。

8.如權利要求2的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：所述將90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)倒入容器中，將1mol/l的90sr(oh)2(鍶-90氫氧化物)倒入容器中。

9.如權利要求2的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：所述將權利要求1中所述的金屬pt(鉑)片固定在容器中，使用金屬pt(鉑)片作為核電池正極固定于容器中另一側。

10.如權利要求1～9任一的基于表面等離子體增強β輻射伏特效應的方法，其特征在于：致密二氧化鈦層可與fto導電玻璃良好接觸，在介孔二氧化鈦層上蒸鍍的金層，由于二氧化鈦的多孔性，可呈納米顆粒的形貌；

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于表面等離子體增強β輻射伏特效應電池及方法，包括核核電池負極，電解液以及核電池正極；核電池負極包括FTO導電玻璃，設置于FTO導電玻璃一側的半導體層，以及設置于半導體層一側的金屬薄膜層；核電池正極為金屬PT鉑片，一方面由于其表面多孔性使黃金(Au)具有了納米顆粒的性質(zhì)，為電極反應提供了更大的接觸面積，同時產(chǎn)生表面等離子體還可增強載流子的產(chǎn)生與分離，減少輻生載流子的復合，另一方面，使用含放射性的電解液，可產(chǎn)生具有多種具有氧化還原性的自由基為電極反應提供了更多的反應底物，進而提高電池性能，<supgt;90</supgt;Sr(OH)<subgt;2</subgt;(鍶?90氫氧化物)衰變產(chǎn)生的高能β粒子先與溶液反應產(chǎn)生自由基。

技術研發(fā)人員：周柯,金慶忍,莫枝閱,俞小勇,盧柏樺,廖文濤,覃思,吳麗芳,奉斌,楊雄杰
受保護的技術使用者：廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15