[发明专利]光电化学分解水产氢、产氧的光电极及其制备和应用

权利要求书

1.一种光电化学分解水产氢、产氧的光电极，其特征在于，所述光电极包括光阴极和光阳极，且所述光阴极和光阳极具有通过双功能分子辅助组装的量子点；

所述光阴极的量子点上具有产氢催化剂或产氢催化剂前体；所述产氢催化剂选自铁、钴、镍、铜的金属氧化物、硫化物、氢氧化物和金属配合物中的一种或几种；所述产氢催化剂前体选自铁、钴、镍、铜、钼、锌、镉的金属盐中的一种或几种；

所述光阳极上的量子点负载有产氧催化剂；所述产氧催化剂选自铁、钴、镍、锰、铜的金属氧化物、氢氧化物和金属配合物的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的产氢、产氧的光电极，其特征在于，所述双功能分子选自巯基磷酸、巯基羧酸、含巯基的氨基酸、双羧基分子、吡啶甲酸和噻吩乙酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的产氢、产氧的光电极，其特征在于，所述光阴极的材料为p型金属氧化物半导体，其选自NiO、CuCrO₂、CuAlO₂、CuFeO₂、 CuGaO₂、CuInO₂和CuBi₂O₄中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的产氢、产氧的光电极，其特征在于，所述光阳极的材料为n型金属氧化物半导体，其选自TiO₂、ZnO、Fe₂O₃和WO₃中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的产氢、产氧的光电极，其特征在于，所述量子点为水溶性量子点或油溶性量子点。

6.根据权利要求5所述的产氢、产氧的光电极，其特征在于，所述量子点选自CdS、CdSe、CdTe、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、ZnSe/CdS、CdTe/CdSe、CdS/ZnSe、CdS/ZnS、CdSe/CdS/ZnS和CdTe/CdSe/CdS中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的产氢、产氧的光电极，其特征在于，

所述产氢催化剂选自Ni(OH)₂、MoS₂、氢化酶和氢化酶模拟化合物中的一种或几种；

所述产氢催化剂前体选自CoCl₂、FeCl₃、NiCl₂、CuCl₂、Ni(NO₃)₂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的产氢、产氧的光电极，其特征在于，所述产氧催化剂选自Fe(OH)₃、Ni(OH)₂、FeOOH、NiOOH、CoOOH、Fe₂O₃、Co₂O₃和NiO中的一种或几种。

9.一种权利要求1-7任一所述的产氢、产氧光电极的制备方法，包括光阴极的制备和光阳极的制备，其中所述光阴极的制备方法为：首先采用丝网印刷、刮刀法、溶胶凝胶法、旋涂法中的一种制备一层p型半导体薄膜，其次在双功能分子的辅助下，在p型半导体薄膜上组装一种或者多种量子点，最后在量子点上负载产氢催化剂或产氢催化剂前体，制备出光阴极；其中光阳极的制备方法如下：首先采用丝网印刷、刮刀法、溶胶凝胶法、旋涂法中的一种制备一层n型半导体的薄膜，其次在双功能分子的辅助下在n型半导体薄膜上组装一种或者多种量子点，最后采用滴涂、浸渍、化学水浴沉积、连续离子层吸附沉积、电化学沉积和化学吸附中的一种或几种在量子点上负载产氧催化剂，制得光阳极。

10.一种如权利要求9所述的产氢、产氧光电极的制备方法，其特征在于，所述p型半导体的薄膜和n型半导体的薄膜的制备方法为丝网印刷；所述半导体薄膜的厚度为200 nm~10 μm。