[发明专利]一种硫化铅敏化氧化铟锡光电阴极的简单制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化铅敏化氧化铟锡光电阴极的简单制备方法，属于材料科学技术领域和光电催化制氢领域。本发明通过简单的旋涂的方法把空穴传导层氧化铟锡制备到FTO导电玻璃基质上，然后在有离子层吸附的方法把硫化铅负载在氧化铟锡上，制备出硫化铅敏化的氧化铟锡复合光电阴极，本方法采用的非贵金属原料、制备方法简便，得到的硫化铅敏化氧化铟锡光电阴极有效的提高了光电流。

技术领域

本发明涉及一种硫化铅敏化氧化铟锡光电阴极的简单制备方法，属于材料科学技术领域和光电催化制氢领域。

背景技术

全球能源危机的日益严重使新型能源的研究备受世界各国的关注。其中氢气因其来源丰富、清洁无污染、燃烧高效等优点,被认为是最理想的能源载体。分解水制氢是有可能实现大规模生产氢气的重要方法之一。而利用太阳能分解水产氢,将太阳能转换为存储于氢能源中的化学能,这就提供了一种获得氢气的廉价、便捷的方法。半导体光电阴极是光电化学产氢的关键。

现有技术中半导体光电阴极材料为p型硅、氧化亚铜等，这些材料在空气及电极质溶液中易被腐蚀导致的稳定性差，需要设计新型的光电阴极。

氧化铟锡(ITO)有一个大约3.7-3.8eV的带隙是一个退化的N型半导体材料。作为传递空穴的型半导体,具有较宽的带隙,良好的热稳定性和化学稳定性，氧化铟锡(ITO)主要用在有机光伏设备和有机发光二极管等方向作为透明的导电基质。而PbS有较高的光学系数和较窄的带隙,可以有效的吸收可见光从而被广泛的研究，但是在用于半导体光电阴极制备时存在价带位置与传统的空穴传导层匹配性差、导致光电阴极性能差的问题。

因此，现有急需一种稳定性好，合成方法简便的的半导体光电阴极。

发明内容

本发明公开了一种硫化铅敏化的氧化铟锡光电阴极的制备方法。硫化铅为吸光物质，氧化铟锡为空穴传导层。通过简单的离子层吸附的方法，将硫化铅负载在氧化铟锡基底上，从而制备出这种高效的光电阴极。本方法制备的硫化铅敏化的光电阴极制备方法简便、稳定性好、价格低廉，应用于工业生产中可大幅度节约成本，是一种有较大工业光电催化产氢前景的新型催化材料。

本发明的第一个目的是公开一种硫化铅敏化的氧化铟锡光电阴极，所述硫化铅敏化的氧化铟锡光电阴极是由导电基质FTO、空穴传导层氧化铟锡和吸光物质硫化铅组成的。

在本发明的一种实施方式中，所述硫化铅敏化的氧化铟锡光电阴极是以由导电基质FTO玻璃为载体，氧化铟锡附着在导电基质FTO玻璃表面，硫化铅附着在氧化铟锡外层。

本发明的第二个目的是提供一种硫化铅敏化的氧化铟锡光电阴极的简单制备方法，所述方法步骤如下：

(1)导电基质FTO玻璃的清洗；

(2)氧化铟锡薄膜的制备；

(3)合成和沉积硫化铅在氧化铟锡薄膜上。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中导电基质FTO玻璃的清洗方法：将FTO玻璃放入氢氧化钾的异丙醇溶液中，在回流的条件下煮沸20-50分钟，随后取出分别在去离子水、丙酮及乙醇中超声多次，取出后在干燥箱中90-120℃干燥10-40分钟，取出备用。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)氧化铟锡薄膜的制备方法为：使用旋涂的方法把氧化铟锡旋涂液覆盖在FTO导电玻璃上，制备出FTO/ITO薄膜电极。

在本发明的一种实施方式中，所述氧化铟锡旋涂液配制方法为：将无水乙醇加入一定量的8-12w.t％乙基纤维素乙醇溶液超声10-30分钟至溶解，再加入一定量松油醇超声10-30分钟溶解。最后称取适量氧化铟锡纳米粉末加入溶液中超声分散均匀，形成悬浮液。