[发明专利]一种光电化学分解纯水制备氧气与氢气的方法

权利要求书

1.一种光电化学分解纯水制备氧气与氢气的方法，所述方法采用光电化学装置进行反应，所述装置主要包括分别与电源(6)正极相连通的光阳极和与电源(6)负极相连通的对电极(4)，以及在光源(7)的作用下由光阳极与对电极(4)插入其中并进行光电化学分解的反应溶液(3)，所述光阳极由导电基底(1)与附着其上的半导体纳米薄膜(2)组成，其特征在于：所述反应溶液(3)为纯水，向纯水中加入活化剂，在活化剂分散之后，于光源作用下，对所述反应溶液(3)通电以进行光电化学分解，并收集产物氢气与氧气，所述活化剂为满足条件(Ⅰ)的半导体纳米材料或满足条件(Ⅰ)的半导体纳米材料与贵金属相复合的复合纳米材料：相对于标准氢电极，其价带顶电位比纯水的析氧电位1.23V正方向更大，其导带底电位比0.7V负方向更小——条件(Ⅰ)。

2.根据权利要求1所述的光电化学分解纯水制备氢气与氧气的方法，其特征在于：所述活化剂为选自Si、Fe₂O₃、WO₃、CdS、SnO₂或Si、Fe₂O₃、WO₃、CdS、分别与贵金属Au、Pt、Pd相复合的复合纳米材料中一种或多种。

3.根据权利要求2所述的光电化学分解纯水制备氢气与氧气的方法，其特征在于：所述活化剂为直径<100nm的Fe₂O₃纳米颗粒，所述Fe₂O₃纳米颗粒的用量为0.1～0.5mg/mL，所述Fe₂O₃纳米颗粒通过超声分散的方法分散于纯水中。

4.根据权利要求2所述的光电化学分解纯水制备氢气与氧气的方法，其特征在于：所述活化剂为直径＜100nm的Fe₂O₃-Pt复合纳米颗粒，所述复合纳米颗粒的使用量为0.1～0.5mg/mL，所述复合纳米颗粒通过超声分散的方法分散于纯水中。

5.根据权利要求4所述的光电化学分解纯水制备氢气与氧气的方法，其特征在于所述的Fe₂O₃-Pt复合纳米颗粒的制备步骤如下：

1)将氯铂酸溶解于酒精中作为前驱体；

2)将直径为＜100nm的Fe₂O₃颗粒分散于上述氯铂酸的酒精溶液中，待酒精挥发之后氯铂酸附着于Fe₂O₃的表面；

3)将由步骤2)所得的混合物在空气氛围中于380℃下加热10分钟，得到所述Fe₂O₃-Pt复合纳米颗粒。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的光电化学分解纯水制备氢气与氧气的方法，其特征在于：所述光阳极由作为导电基底的掺F的SnO₂透明导电玻璃与附着其上的能级相匹配的半导体纳米薄膜组成，所述半导体纳米薄膜为由ZnO/In₂S₃/AgInS₂组成的三层异质结；所述对电极为Pt片或Pt网。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的光电化学分解纯水制备氢气与氧气的方法，其特征在于：在光阳极附近收集氧气，在对电极附近收集氢气。

8.根据权利要求6所述的光电化学分解纯水制备氢气与氧气的方法，其特征在于：在光阳极附近收集氧气，在对电极附近收集氢气。