[发明专利]一种双组分复合助催化剂修饰硅基光电阴极及制备方法

说明书

本发明提供了一种双组分复合助催化剂修饰硅基光电阴极及制备方法；包括：p‑Si基底层、表面助催化层和TiO₂层；所述p‑Si基底层作为光电阴极；所述表面助催化层为MoS₂和Rh‑P的双组分复合型助催化层；所述TiO₂层作为调节p‑Si基底层和表面助催化层之间界面失配的连接层。本发明在p‑Si基底层上逐步沉积制备得到MoS₂‑Rh‑P复合型助催化剂，MoS₂和Rh‑P分别都在析氢助催化方面表现出优异的性能，而当复合之后他俩之间的协同作用更加能够加快析氢助催化反应速率，从而可显著提高复合体系的光电化学性能，所以本发明提供的复合型光电化学器件具有实际应用的潜力；本发明提供的复合器件在0V偏压下能够有效的完全解水析氢，是一种具有应用前景的光电阴极器件。

技术领域

本发明属于光电化学技术领域；尤其涉及一种双组分复合助催化剂修饰硅基光电阴极及制备方法。

背景技术

为了应对日益严重的能源危机问题，新型能源的开发利用是未来我国科技发展的重要目标。其中清洁能源低成本规模化开发利用是重点领域。而近年来氢能源作为一种全新的能源受到了越来越多的关注和研究。这主要是由氢的众多优势所带来的：氢是理想的清洁能源，氢的热效率是汽油的3倍,使用无污染；氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求；氢是自然界存在最普遍的元素，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。光电化学技术由于能够有效地将太阳能源利用进而分解水产生氢气而被认为是最有应用前景的能源产生技术之一。在光电化学领域中，光电极材料的选择至关重要，硅基材料由于地球含量丰富，工业化技术成熟等优点从众多材料中脱颖而出，硅基光电阴极能够很好的吸收太阳能分解水产氢，然而硅基光电阴极产氢性能受限于表面迟钝的析氢助催化速率，通常的改性方式是在硅基电极表面修饰合适的析氢助催化剂。

目前常用的助催化剂通常是单组分的助催化剂，例如MoS₂、Pt、Au、石墨烯等，除此之外，近年来对于复合型助催化剂的研究也越来越广泛，像Ni₂P-NiTe₂、Ni₂P-Fe₂P、MoS₂-Ni₃S₂和NiO_x-Fe₂O₃等异质型复合助催化剂也表现出了良好的助催化性能，相比于单一的助催化剂而言，复合型助催化剂能够提供更加优异的特性。然而这些复合助催化剂的构成都是单一的金属元素或者是单一的非金属元素，关于双组分的复合型助催化剂的研究还几乎没有，而双组分的助催化剂也许能够提供给材料一些独特的特性，基于此，非单一元素的双组分助催化剂对硅基电极的性能提升机理有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种双组分复合助催化剂修饰硅基光电阴极及制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种双组分复合助催化剂修饰硅基光电阴极，包括：p-Si基底层、表面助催化层和TiO₂层；

所述p-Si基底层作为光电阴极；

所述表面助催化层为MoS₂和Rh-P的双组分复合型助催化层；

所述TiO₂层位于p-Si基底和表面助催化层之间，作为调节p-Si基底层和表面助催化层之间界面失配的连接层。

优选地，所述TiO₂层的厚度为10nm。

优选地，所述表面助催化层的厚度为10nm～20nm。

本发明还涉及前述的双组分复合助催化剂修饰硅基光电阴极的应用，所述双组分复合助催化剂修饰硅基光电阴极用于光电催化解水产氢。