[发明专利]具有纳米线-纳米颗粒体系结构的CO2

权利要求书

1.化学电池的电极，该电极包含：

具有表面的基材；

由基材支撑的并从基材表面向外延伸的传导凸出物的阵列，传导凸出物阵列的每一传导凸出物具有在化学电池中用于二氧化碳(CO₂)催化转化的半导体组合物；和

在传导凸出物的阵列上方布置的多个纳米颗粒，多个纳米颗粒的每一纳米颗粒具有在化学电池中用于二氧化碳(CO₂)催化转化的金属性组合物；

其中多个纳米颗粒的每一纳米颗粒具有的尺寸比传导凸出物阵列的每一传导凸出物的横向尺寸小至少一个数量级。

2.根据权利要求1所述的电极，其中：

基材包含半导体材料；和

半导体材料配置成在吸收太阳辐射时产生电荷载流子，使得化学电池配置成光电化学系统。

3.根据权利要求2所述的电极，其中传导凸出物阵列的每一传导凸出物包含配置成提取基材中产生的电荷载流子的纳米线。

4.根据权利要求1所述的电极，其中基材包含硅。

5.根据权利要求1所述的电极，其中半导体组合物包括氮化镓。

6.根据权利要求1所述的电极，其中金属性组合物包含锡。

7.根据权利要求1所述的电极，其中金属性组合物包含金属氧化物。

8.根据权利要求1所述的电极，其中类离子键和类共价键都存在于多个纳米颗粒的每一纳米颗粒和传导凸出物阵列的各自传导凸出物之间的界面处。

9.根据权利要求1所述的电极，其中多个纳米颗粒的每一纳米颗粒的尺寸落入约2纳米至约3纳米的范围内。

10.根据权利要求1所述的电极，其中传导凸出物阵列的每一传导凸出物的横向尺寸落入约30纳米至约40纳米的范围内。

11.根据权利要求1所述的电极，其中化学电池是热化学电池。

12.电化学系统，包含按照权利要求1的电极配置的工作电极，并还包含：

对电极；

浸没工作电极和对电极的电解质；和

在工作电极和对电极之间施加偏压的电压源；

其中偏压设定成在工作电极处将CO₂转化成甲酸的水平。

13.光电化学电池的光电阴极，该光电阴极包含：

基材，所述基材包含光吸收材料，该光吸收材料配置成在阳光照时产生电荷载流子；

由基材支撑的纳米线阵列，纳米线阵列的每一纳米线配置成从基材提取电荷载流子，纳米线阵列的每一纳米线包含氮化镓；和

跨纳米线阵列的每一纳米线分布的多个纳米颗粒，多个纳米颗粒的每一纳米颗粒具有金属性组合物用于将光电化学电池中的二氧化碳(CO₂)催化转化成甲酸；

其中多个纳米颗粒的每一纳米颗粒具有的尺寸比纳米线阵列的每一纳米线的横向尺寸小至少一个数量级。

14.根据权利要求13所述的光电阴极，其中基材包含硅。

15.根据权利要求13所述的光电阴极，其中金属性组合物包含锡。

16.根据权利要求13所述的光电阴极，其中金属性组合物包含氧化锡。

17.根据权利要求13所述的光电阴极，其中类离子键和类共价键都存在于多个纳米颗粒的每一纳米颗粒和多个纳米线的各自纳米线之间的界面处。