[发明专利]一种表面电子结或电子结的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面电子结或电子结的制备方法。

背景技术

光催化剂通过吸收太阳能激发价带电子到导带，将空穴留在价带，进而实现氧化还原催化反应。目前，制约光催化剂在生产实际中应用的主要问题是，太阳能转换效率还很低，特别是可见光部分，达不到实际应用的10％。提高催化剂太阳能转换效率的方法有掺杂，形成固溶体，制备异质结，异相结等。这些方法的共同点是在催化剂的内部或表面引入异质材料，来提高光催化剂的太阳能利用率。在引入异质材料的实际操作中，往往会存在界面电阻大，存在电子-空穴复合中心等问题。与上述方法不同，本发明提出通过控制合成技术在同质材料表面制备能带结构不同的晶面或表面，形成表面电子结或电子结的方法，来提高光催化剂的能量转换效率。

发明内容

本发明是要解决现有光催化剂存在的光能转换过程中能耗大，活性低和效率低的技术问题，从而提供了一种表面电子结或电子结的制备方法。

本发明的一种表面电子结或电子结的制备方法是按以下步骤进行的：通过制备具有不同晶面的催化剂，因晶面能带结构的不同，形成表面电子结或电子结。

本发明的一种表面电子结或电子结的制备方法是按以下步骤进行的：通过调变具有单一晶面片状催化剂的表面结构，形成局域表面能带结构的差异，形成表面电子结或电子结。

本发明的一种表面电子结或电子结的制备方法是按以下步骤进行的：通过改变具有单一晶面多面体催化剂的其中一个或部分晶面的表面结构，形成表面电子结或电子结。

本发明包括以下有益效果：

本发明方法具有一定的普适性，适用多数金属或非金属半导体材料。

采用本发明方法所得的氧化亚铜光催化剂具有单一{100}晶面和{111}晶面，以及{100}与{111}晶面混合等多种晶面混合的多面体。在晶面结合处，因晶面能带结构的不同，形成了表面电子结或电子结。本发明所得表面电子结催化剂之一，氧化亚铜光催化剂在可见光下分解水、甲醇、乙醇、甲醇的水溶液、乙醇的水溶液或丙醇的水溶液、硫化钠和硫代硫酸钠溶液获得氢气。

附图说明

图1是实施例一所得的氧化亚铜光催化剂的SEM图；

图2是实施例二所得的氧化亚铜光催化剂的SEM图；

图3是实施例三所得的氧化亚铜光催化剂的SEM图；

图4是实施例四所得的氧化钽光催化剂的SEM图；

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种表面电子结或电子结的制备方法是按以下步骤进行：通过制备具有不同晶面的催化剂，因晶面能带结构的不同，形成表面电子结或电子结。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的制备方法为溶液法、化学沉积法、表面刻蚀法或气氛烧结法。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：表面电子结或电子结的制备方法是按以下步骤进行：一、将金属盐溶于水制成浓度为0.1～5mol/L的金属盐水溶液，将氢氧化钠溶于水制成浓度为0.1～10mol/L的氢氧化钠水溶液，取向0.1～10mL的金属盐水溶液中加入0.1～10mL的氢氧化钠水溶液，得到溶液A；二、向步骤一得到的溶液A中加入0.001～2g的十六烷基苯磺酸钠，强力搅拌直到粉末溶解，得到溶液B；三、将盐酸羟氨溶于水制成0.1～5mol/L的盐酸羟氨的水溶液，然后取0.1～10mL的盐酸羟氨的水溶液加入步骤二得到的溶液B中，再加入0.1～50mL的水老化两个小时，得到氧化亚铜光催化剂，即得表面电子结或电子结。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：表面电子结或电子结的制备方法是按以下步骤进行：一、将0.1～5g的钽粉放入酸溶液中搅拌直至钽粉完全溶解，溶液变得澄清，然后加入5～40mL的浓氨水，至白色沉淀析出，离心得到粉末A；其中，所述的酸溶液由HNO₃、HF和H₂O按质量比为1～10:1～10:10混合而成；二、将步骤一得到的粉末A放入10～30mL的水中，搅拌后，加入0.005～5mL的氢氟酸，然后放入100～230℃的烘箱中，反应12～72h，取出后，得到粉末B；三、将步骤二得到的粉末B在200～900℃的温度下烧结，得到表面电子结钽基光催化剂，即得表面电子结或电子结。其它与具体实施方式一至三之一相同。