[发明专利]一种利用太阳能分解水制氢的纳米电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及分解水纳米电极及其制备方法，特别涉及一种利用太阳能分解水制氢的纳米电极及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，包括石油、煤、天燃气等在内的矿物质能源正在以越来越快的速度消耗，寻找新型能源已成为人类可持续发展的主要任务。

氢能源是高效和无污染的能源之一，制氢的常用方法是水的裂解，这需要额外的能量，太阳能资源的利用与分解水的结合越来越受到人们的重视。

太阳能分解水制氢是吸热反应，需要借助纳米材料的光催化和光电化学池来进行。即通过光阳板吸收太阳能并将光能转化为电能。光阳板通常为光半导体材料，受光激发可以产生电子--空穴对，光阳极和对极(阴极)组成光电化学池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向对极，水中的质子从对极上接受电子产生氢气。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用太阳能分解水制氢纳米电极及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明给出了一种太阳能分解水制氢纳米电极，该纳米电极由导电玻璃和表面材料构成，表面材料涂覆于导电玻璃的表面，所述的导电玻璃为二氧化锡导电玻璃、氧化锌导电玻璃、石墨导电玻璃中的一种，所述的表面材料为纳米二氧化钛。

本发明给出了一种太阳能分解水制氢纳米电极制备方法，该制备方法步骤条件为：

1)将导电玻璃用水、乙醇超声清洗，100-110℃干燥。

2)采用钛酸四丁酯或四氯化钛为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，与氢氧化钠反应，三者摩尔配比为1～3∶0.5～1.2∶0.5～1.2，将干燥后的导电玻璃放入溶液中，静置反应后，取出导电玻璃，用水、乙醇超声清洗，在100-110℃干燥1～5小时，然后在马弗炉中煅烧，从室温以每分钟60℃的速度进行升温，至500℃，然后恒温保持0.5～2小时，制得涂覆有纳米二氧化钛的复合电极材料，涂层厚度为0.5～4微米。

本发明的有益效果是，采用纳米二氧化钛与导电玻璃上的基底电极材料复合，制得多层半导体复合电极，实现纳米材料的掺杂，促进电子空穴的有效分离，增加了电极的光催化效率。

附图说明

图1是复合电极材料的纵面图。

图中，1是导电玻璃，2是纳米二氧化钛涂层。

具体实施方式

实施例一：

将二氧化锡导电玻璃用水、乙醇超声清洗，100-110℃干燥。采用0.03mol的钛酸四丁酯为前驱体，0.01mol十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，与0.009mol氢氧化钠反应，将干燥后的导电玻璃放入溶液中，静置反应后，取出导电玻璃，用水、乙醇超声清洗，在100-110℃干燥1小时，然后在马弗炉中煅烧，从室温以每分钟60℃的速度进行升温，至500℃，然后恒温保持2小时，制得涂覆有纳米二氧化钛的复合电极材料，涂层厚度为3微米。

实施例二：

将石墨导电玻璃用水、乙醇超声清洗，100-110℃干燥。采用0.02mol的四氯化钛为前驱体，0.012mol十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，与0.01mol氢氧化钠反应，将干燥后的导电玻璃放入溶液中，静置反应后，取出导电玻璃，用水、乙醇超声清洗，在100-110℃干燥1小时，然后在马弗炉中煅烧，从室温以每分钟60℃的速度进行升温，至500℃，然后恒温保持1小时，制得涂覆有纳米二氧化钛的复合电极材料，涂层厚度为2微米。

实施例三：

将氧化锌导电玻璃用水、乙醇超声清洗，100℃干燥。采用0.03mol的钛酸四丁酯为前驱体，0.01mol十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，与0.01mol氢氧化钠反应，将干燥后的导电玻璃放入溶液中，反应后，取出用水、乙醇超声清洗，在100℃干燥1小时，然后在马弗炉中煅烧，从室温以每分钟60℃的速度进行升温，至500℃，然后恒温保持1小时，制得涂层厚度为2.6微米的复合电极材料。