[发明专利]一种石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极

说明书

本发明提供了一种石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极，该阳极包括基底层、石墨烯层、二氧化钛层；基底层的表面设有周期性楔形沟槽，石墨烯层置于基底层上，二氧化钛层置于石墨烯层上。本发明利用沟槽聚集入射光，增强入射光与二氧化钛层的相互作用；利用石墨烯层增强光生空穴的寿命，提高阳极的强氧化活性；利用二氧化钛层上的凸起增强二氧化钛层的析氧能力。当该阳极用于光催化辅助电解水装置制氢时，这些方面的作用均有利于提高装置的制氢效率。本发明具有制备方法简单、制氢效率高的优点，在光催化辅助电解水制氢领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，具体涉及一种石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极。

背景技术

能源危机和环境污染是当今社会面临的严峻挑战。因为氢能具有高效和清洁的特点，被普遍认为是最适当的能源载体。虽然相对于电解水制氢，光催化辅助电解水制氢具有更高的效率，但是在光催化辅助电解水制氢中，阳极对光的利用不足，限制了制氢效率的进一步提高。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极，该阳极包括基底层、石墨烯层、二氧化钛层；基底层的表面设有周期性楔形沟槽，石墨烯层置于基底层上，二氧化钛层置于石墨烯层上。

更进一步地，在沟槽的底部设有由基底层和石墨烯层围成的空腔。

更进一步地，在空腔内设有贵金属颗粒。

更进一步地，在空腔内设有催化剂。

更进一步地，沟槽为非对称的。

更进一步地，沟槽两侧面的角度不同。

更进一步地，在沟槽两侧二氧化钛层的厚度不同。

更进一步地，催化剂层的材料为金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物。

更进一步地，贵金属为金或银。

更进一步地，还包括碳纳米管，碳纳米管置于二氧化钛层表面、沟槽内。

本发明的有益效果：本发明提供了一种石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极，该阳极包括基底层、石墨烯层、二氧化钛层；基底层的表面设有周期性楔形沟槽，石墨烯层置于基底层上，二氧化钛层置于石墨烯层上。本发明利用沟槽聚集入射光，增强入射光与二氧化钛层的相互作用；利用石墨烯层增强光生空穴的寿命，提高阳极的强氧化活性；利用二氧化钛层上的凸起增强二氧化钛层的析氧能力。当该阳极用于光催化辅助电解水装置制氢时，这些方面的作用均有利于提高装置的制氢效率。本发明具有制备方法简单、制氢效率高的优点，在光催化辅助电解水制氢领域具有重要的应用价值。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极的示意图。

图2是又一种石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极的示意图。

图3是再一种石墨烯增强光催化辅助电解水制氢阳极的示意图。

图中：1、基底层；2、石墨烯层；3、二氧化钛层；4、空腔。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1