[发明专利]一种抗腐蚀的光阳极复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗腐蚀的光阳极复合材料，由RGO纳米片、CdSe_1‑xTe_x纳米线和助催化剂组成；所述CdSe_1‑xTe_x纳米线和所述助催化剂分散于所述RGO纳米片表面；本申请还提供了一种抗腐蚀的光阳极复合材料。本发明提供的光阳极复合材料通过引入还原氧化石墨烯作为载流子传输层来增强CdSe_1‑xTe_x纳米线与助催化剂之间的空穴输运，进而减少了光生空穴对CdSe_1‑xTe_x纳米线的光腐蚀作用，为设计开发具有高稳定性的光阳极纳米材料提供了一条新的途径。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种抗腐蚀的光阳极复合材料及其制备方法。

背景技术

光电化学(PEC)产氢为解决能源危机提供了一种极有前途且可持续的方式。然而，催化剂的不稳定和低的能量转换效率影响了其在实际应用中的作用。光电极的不稳定主要是由半导体的光腐蚀引起的，光诱导产生的电子(空穴)可以在电解质溶液中驱动半导体自身的降解或分解。然而，光生电子(空穴)的快速消耗可以有效地抑制光腐蚀反应的发生，同时也能够增强光生电荷的分离效率。

在众多半导体材料中，带隙为1.4-1.7eV的II-VI半导体CdX(X＝Te和Se)对可见光和近红外光具有很强的吸收能力。合适的带隙与高吸收截面系数(α，10⁵cm^-1)使得此类材料有潜力充当高效的光电极。然而，镉的硫族化物(诸如CdTe和CdSe)有着非常严重的光腐蚀过程，光电极被光生空穴氧化而导致失活。例如，CdSe在光照下的光腐蚀过程见(1)：CdSe+2h⁺———Cd²⁺+Se (1)。

为了抑制此类光电极中的光腐蚀过程，必须要快速的消耗光生空穴或是抑制光电极中氧化反应的发生。目前，科学家们常用的方法是提高光生空穴的转移和消耗速度，例如构建异/同质结、引入助催化剂和添加空穴牺牲剂。此外，通过建立钝化层将半导体材料与电解质溶液隔离也是防止光腐蚀的有效方法。尽管这些方法可以显着提高光电极的稳定性，但仍有一些关键问题需要解决，例如异/同质结或半导体/助催化剂系统中空穴传输的速率限制以及钝化层对活性位点的屏蔽作用。这些问题的存在会抑制能量转换效率的提高。

还原氧化石墨烯纳米片(RGO)具有独特的电子性能、大的比表面积和出色的光学性能而成为PEC光电极不可替代的组成部分。此外，RGO可以用作有效的电子给体和良好的空穴提取层，它能够通过提高光生载流子的输运能力而改善半导体的稳定性。然而，由RGO引起的屏蔽效应所致，光生空穴的消耗效率仍然特别低。由此，提供一种抗光腐蚀的光阳极材料仍是十分必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种抗光腐蚀的光阳极复合材料。

有鉴于此，本申请提供了一种抗腐蚀的光阳极复合材料，由RGO纳米片、CdSe_1-xTe_x纳米线和助催化剂组成；所述CdSe_1-xTe_x纳米线和所述助催化剂分散于所述RGO纳米片表面；

其中，0＜x＜1。

优选的，所述助催化剂选自PdS、RuO₂和CoPi中的一种或多种。

优选的，以所述光阳极复合材料为基，所述RGO纳米片的含量为0.1～5wt％，所述助催化剂的含量为0.1～1wt％。

本申请还提供了一种抗腐蚀的光阳极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将CdSe_1-xTe_x纳米线分散于含有GO的溶液中，通过超声和水热的方法得到CdSe_1-xTe_x/RGO复合纳米材料；0＜x＜1；