[发明专利]一种有机-无机杂化光电化学阳极电极及其制备方法

说明书

本发明属于光电化学技术领域，尤其涉及一种有机‑无机杂化光电化学阳极电极及其制备方法，该电极包括背电极，在所述背电极上有硅基底，在所述硅基底上沉积有机共轭分子，其中，硅基底上通过使用偶联剂提高有机共轭分子的不溶性和稳定性，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂、锆化合物偶联剂中的任意一种或多种，该电极上的有机共轭分子薄膜在水中较稳定，不易脱落，提高了电极性能。

技术领域

本发明属于光电化学技术领域，尤其涉及一种有机-无机杂化光电化学阳极电极及其制备方法。

背景技术

近年来，能源问题日益成为人类社会生存和发展的重大问题。新型能源的利用成为解决能源问题的必要手段。其中光电化学分解水因其能有效的将太阳能转化为化学能进行储存，从而受到人们的广泛关注及研究。硅材料因为其高效的光电转化效果、载流子传输效果、工艺成熟、造价相对低廉等原因，是光伏器件及光电器件的理想材料，同时硅材料也是一种重要的光电化学电极材料。通过将铂、钌、铱等贵金属沉积到硅材料上，能够达到较高的效率，但其造价颇高，并且因贵金属元素地球储量有限，不适用于光电化学电极的大量制造。

将有机共轭分子沉积到硅材料表面，可以制备光电化学电极，避免使用贵金属，实现水的光分解。有机共轭材料可以是聚噻吩(PTH)，聚吡咯(PPY)，聚苯胺(PANI)，聚乙炔(PA)，聚对苯乙炔(PPV)等为主干的高分子，因为其在很多反应中的优秀催化表现、可通过溶液旋涂方法制备薄膜、高导电率、低成本等优势，在有机-硅光电化学电极中有一定的应用前景，但由于其薄膜易在水中被破坏、不稳定等原因，为防止薄膜脱落，提高其稳定性，必须对其进行一定的处理。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种有机-无机杂化光电化学阳极电极及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种有机-无机杂化光电化学阳极电极及其制备方法，该电极上的有机共轭分子薄膜在水中较稳定，不易脱落，提高了电极性能。

本发明提出了一种有机-无机杂化光电化学阳极电极，包括背电极，在所述背电极上有硅基底，在所述硅基底上沉积有机共轭分子，其中，硅基底上通过使用偶联剂提高有机共轭分子的不溶性和稳定性，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬络合物偶联剂、锆化合物偶联剂中的任意一种或多种。

进一步的，所述硅烷偶联剂包括γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或多种。

进一步的，所述钛酸酯偶联剂包括异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的任意一种或多种。

进一步的，所述有机共轭分子包括聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚对苯乙炔、聚环氧烷类中的任意一种或多种、自掺杂或不掺杂的高分子化合物。

进一步的，所述聚噻吩包括聚(3,4-乙撑二氧基噻吩)、(3,4-乙撑二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、(3,4-乙撑二氧基噻吩)-聚乙二醇、聚3-己基噻吩、聚3-甲基噻吩中的任意一种或多种。

进一步的，所述有机共轭分子为(3,4-乙撑二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)。

进一步的，所述硅基底为单晶平底硅或具有表面结构的硅基底。