[发明专利]通过半导体纳米材料复合制备光电化学电池异质结光电极的方法

权利要求书

1.一种通过半导体纳米材料复合制备光电化学电池异质结光电极的方法，该异质结光电极由氧化铁(α-Fe₂O₃)与铁酸锌(ZnFe₂O₄)两种材料复合而成，用于分解水制备氢气，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)合成α-Fe₂O₃纳米棒阵列；

步骤(1.1)α-Fe₂O₃纳米棒通多水热法合成，将导电基底分别在酒精，丙酮和去离子水里各超声清洗15分钟；

步骤(1.2)配制由六水合三氯化铁，尿素和氟化铵均匀混合的水溶液；

步骤(1.3)量取10mL该水溶液放置于20mL体积的聚四氟乙烯内衬的高压釜中，把清洗好的导电基底导电面朝下，以一定角度置于该高压釜内衬中，然后将高压釜加热到120℃，并在该温度下反应6小时，反应结束后，待冷却到室温后，取出样品；

步骤(1.4)把样品分别在去离子水和酒精里洗刷，然后在空气中于80℃烘干2小时，最后在在马弗炉中于550℃烧结2小时，紧接着于750℃中烧结15分钟，得到所需的α-Fe₂O₃纳米棒阵列样品；

步骤(2)制备α-Fe₂O₃和ZnFe₂O₄复合样品(α-Fe₂O₃/ZnFe₂O₄)；

步骤(2.1)ZnFe₂O₄制备通过在α-Fe₂O₃表面氧化锌退火处理得到，把步骤(1.4)中合成的α-Fe₂O₃纳米棒样品放入200℃的ALD(原子层沉积系统)反应腔体中，以二乙基锌和H₂O分别作为锌源和氧源，在α-Fe₂O₃纳米棒样品上沉积ZnO；

步骤(2.2)把样品放置在马弗炉中于550℃下退火烧结10小时，冷却到室温后，取出样品放入1mol/L的氢氧化钠溶液里10小时去除残留的ZnO，再在大量的去离子水中涮洗后，烘干，最终得到α-Fe₂O₃/ZnFe₂O₄异质结光电极样品。

2.根据权利要求1所述的通过半导体纳米材料复合制备光电化学电池异质结光电极的方法，其特征在于：步骤(1.1)所述的导电基底为FTO(氟掺杂氧化锡)导电玻璃。

3.根据权利要求1所述的通过半导体纳米材料复合制备光电化学电池异质结光电极的方法，其特征在于：步骤(1.2)中所述的水溶液中六水合三氯化铁，尿素和氟化铵，摩尔浓度均为0.1mol/L。

4.根据权利要求1所述的通过半导体纳米材料复合制备光电化学电池异质结光电极的方法，其特征在于：步骤(2.1)中所述的ZnO沉积在α-Fe₂O₃纳米棒样品上的厚度为20-80纳米。