[发明专利]一种图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法

权利要求书

1.一种图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，以光刻技术为手段在导电基体上进行图形化设计，利用各种成膜方法在光刻显影去除光刻胶的图形区域内沉积n或p型半导体作为微区光阳极或光阴极；然后去除图形以外未显影的光刻胶，利用电化学方法在相应区域内沉积p或n型半导体作为微区光阴极或光阳极；n型半导体光阳极受光激发产生的光生空穴扩散至表面将水氧化释放出氧气，p型半导体光阴极受光激发产生的光生电子扩散至表面将水还原释放氢气，而n型半导体中光电子则通过导电基体与p型半导体中光生空穴复合，最终通过Z型转移机制实现水的全分解。

2.按照权利要求1所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，光刻技术为有机光刻或无机光刻技术。

3.按照权利要求1所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，n型半导体为各种多子为电子的半导体材料。

4.按照权利要求3所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，n型半导体材料为TiO₂、WO₃、BiVO₄、Fe₂O₃、Ta₃N₅、TaON之一或两种以上的复合材料。

5.按照权利要求1所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，p型半导体为各种多子为空穴的半导体材料。

6.按照权利要求5所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，p型半导体材料为Cu₂O、GaP、WSe₂、InP之一或两种以上的复合材料。

7.按照权利要求1所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，成膜方法为各种湿化学沉积方法、物理沉积方法或气相沉积方法，其中：湿化学沉积方法为电化学沉积、溶胶旋涂法、浸渍提拉法或水热法，物理沉积方法为物理气相沉积或磁控溅射，气相沉积方法为原子层沉积或化学气相沉积。

8.按照权利要求1所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，光刻胶去除方法为化学溶解法或高温烧结法。

9.按照权利要求1所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，n型半导体光阳极，以Co(OH)₂、Co₃O₄、“Co-Pi”、NiO_x产氧助催化剂修饰，修饰过程如下：利用各种沉积手段在n型半导体光阳极表面担载沉积上述产氧助催化剂的纳米颗粒或薄膜，沉积手段为溶液离子反应法、原子层沉积法、激射镀膜法、电沉积法、溶胶旋涂法或热喷涂法；

p型半导体光阴极，以Pt、RuO₂、MoS₂产氢助催化剂修饰，修饰过程如下：利用各种沉积手段在p型半导体光阴极表面担载沉积上述产氢助催化剂的纳米颗粒或薄膜，沉积手段为溶液离子反应法、原子层沉积法、激射镀膜法、电沉积法、溶胶旋涂法或热喷涂法。

10.按照权利要求1所述的图形化集成式高效光催化分解水系统的构筑方法，其特征在于，导电基体包括各种导电金属或合金基体、导电非金属基体或复合导电基体，导电非金属基体采用氟掺杂氧化锡透明导电玻璃（FTO）或氧化铟锡透明导电玻璃（ITO）。