[发明专利]一种低维钽基纳米阵列光电极制备方法

摘要

一种低维钽基纳米阵列光电极制备方法，属于太阳能、光催化与光化学材料领域。以金属钽箔为出始原料，将其与氢氟酸、双氧水、钴酸盐以及铜酸盐等混合，在高压反应釜中恒温反应，得到以钽箔为基底的、表面均匀生长低维钽基纳米阵列以及金属氧化物负载的光电极。经乙醇和水洗涤干燥后进一步将其转移到热处理炉中进行氮化热处理，通过控制氨气与水蒸气的比例以及流量，经过不同的时间，将得到不同含氮量的钽的氮氧化物和氮化物阵列光电极，再通过旋涂法将石墨烯或者氮掺杂石墨烯均匀覆盖在纳米阵列的表面，其钽基复合纳米阵列光电极的光电转化效率显著提高。本发明制备的可见光响应的钽基纳米阵列光电极具有较高的光量子转化效率，用于太阳能转化利用。

主权项

一种低维钽基纳米阵列光电极制备方法，其特征在于，在钽基氮氧化物纳米阵列中负载有金属氧化物颗粒，且表层覆盖有石墨烯层，具体步骤如下：步骤1），按照浓度为0.0125mol/L～0.25mol/L的氢氟酸，1mol/L～10mol/L的双氧水，浓度为1.0x10‑3mol/L～1.0x10‑2mol/L的钴酸盐和铜酸盐配置混合水溶液，以1cm×2cm钽箔为出发原料，将钽箔加入到上述混合水溶液中，采用水热法，在高压反应釜中在温度为在100℃～300℃下恒温反应1～24h，得到表面低维阵列生长的样品；其中，所述的金属钽箔与氢氟酸摩尔比为1:0.125～1:1.25；步骤2），将上述步骤制备得到的表面低维阵列生长的样品经乙醇和水洗涤干燥后得到低维钽基纳米阵列氧化物光电极；步骤3），将上述步骤得到的得到低维钽基纳米阵列氧化物光电极，采用氨气和水蒸气的混合气流，10mL/min～100mL/min，在650℃～850℃反应1～60h，即得低维钽基纳米阵列氮氧化物即TaONx或者氮化物即Ta3N5光电极。