[发明专利]使用混杂光电子材料制备氢气

权利要求书

1.一种水裂解光催化剂，其包含：

光敏半导体层；

上转换材料，其能够将红外(IR)光转换为可见光和/或紫外(UV)光；以及

金属或金属合金材料，其具有响应于IR光和/或可见光的表面等离子体共振特性，

其中所述光敏半导体层包围所述上转换材料和所述金属或金属合金材料的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中所述光敏半导体层形成壳或层状壳，其中所述金属或金属合金材料包含在所述壳的核中或所述壳的至少一个层中。

3.根据权利要求2所述的水裂解光催化剂，其中所述上转换材料包含在所述壳的核中。

4.根据权利要求2所述的水裂解光催化剂，其中所述上转换材料包含在所述光敏半导体层中。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的水裂解光催化剂，其中所述金属或金属合金材料和所述上转换材料各自为微米结构或纳米结构。

6.根据权利要求2所述的水裂解光催化剂，其中所述核包覆有上转换材料。

7.根据权利要求6所述的水裂解光催化剂，其中所述光催化剂为颗粒，并且具有300nm或更小的平均粒度。

8.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中所述光催化剂为层状膜，其包含含有所述金属或金属合金材料的第一层、含有所述上转换材料的第二层以及含有所述光敏半导体层的第三层，其中所述第二层位于所述第一层和第三层之间。

9.根据权利要求8所述的水裂解光催化剂，其中所述第一层具有小于100nm的厚度，所述第二层具有小于200nm的厚度，所述第三层具有小于1000nm的厚度。

10.根据权利要求8所述的水裂解光催化剂，其中所述膜和/或每个所述层基本上是平面的。

11.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中所述光敏半导体层包含二氧化钛。

12.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中所述上转换材料包括铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、铀(U)、钬(Ho)、镥(Lu)、以及铽(Tb)、或其任何组合，优选NaYF4:Yb:Tm。

13.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中所述金属或金属合金材料包括银(Ag)纳米颗粒、钯(Pd)纳米颗粒、铂(Pt)纳米颗粒、金(Au)纳米颗粒、镍(Ni)纳米颗粒、钴(Co)纳米颗粒、铑(Rh)纳米颗粒、钌(Ru)纳米颗粒、铱(Ir)纳米颗粒、以及铜(Cu)纳米颗粒、或其任何组合或合金，优选Au。

14.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中导电材料沉积在所述光敏半导体层上。

15.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中所述导电材料包括金属，其中所述金属为金、钌、铼、铑、钯、银、锇、铱、铂、或其组合或合金，优选金。

16.根据权利要求16所述的水裂解光催化剂，其包含小于5重量％、小于4重量％、小于3重量％、小于2重量％、小于1重量％、小于0.5重量％、或小于0.1重量％的所述导电材料。

17.根据权利要求16所述的水裂解光催化剂，其中所述导电材料覆盖不超过30％、20％、10％、5％、2％、或1％的光敏材料的表面积。

18.根据权利要求1所述的水裂解光催化剂，其中所述光催化剂包含在含水的组合物中。