[发明专利]基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法

权利要求书

1.一种基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于，包括步骤如下：

以N₂O₅为氮源，在晶体学取向为0001的4H-SiC单晶片上以800-1200℃的扩散温度扩散掺杂制得N掺杂浓度为1-10mol％的N掺杂的4H-SiC；

通过化学刻蚀在N掺杂的4H-SiC上形成纳米孔阵列制得具有纳米结构的N掺杂4H-SiC；

以具有纳米结构的N掺杂4H-SiC作光电阳极，铂片作阴极，同时对光电阳极进行光照与施力，利用压电效应和光电催化效应耦合增强原理同时收集机械能和光能裂解水。

2.根据权利要求1所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述4H-SiC单晶片的厚度为280-380μm，面积为4×10mm²-6×10mm²。

3.根据权利要求1所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述化学刻蚀的时间为5-15min。

4.根据权利要求1所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述N掺杂的4H-SiC上形成的纳米孔阵列的孔径为30-50nm，厚度为250-350μm。

5.根据权利要求1所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述裂解水选用的电解质溶液为1-3mol/L的Na₂SO₄溶液，电解质溶液的PH值为6.8-7.2。

6.根据权利要求1所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述的对光电阳极进行光照时白天的光照强度为10000-100000Lux的光照；夜晚的光照强度为100-300mW cm^-2的光照。

7.根据权利要求6所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述光为深紫外光、紫外光和可见光中的一种或几种，所述光的引入方式为日光、灯光和激光中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述的对光电阳极进行施力的大小为50-150MPa。

9.根据权利要求8所述的基于单一N掺杂调控4H-SiC纳米结构同时收集机械能和光能用于裂解水的方法，其特征在于：所述力为按压、震动和扭曲中的一种或几种，所述力的引入方式为风吹、搅拌、超声和敲打中的一种或几种。