[发明专利]一种自发光的光电协同催化电极及其应用

权利要求书

1.一种自发光的光电协同催化电极，其特征在于：包括基底、外延层、n型半导体材料层、p型半导体材料层、催化材料层，当电极为阳电极时，基底上覆盖一层厚度3~5μm外延层，厚度1~3μm 的p型半导体材料层设置在外延层上，厚度1~3μm的n型半导体材料层设置在p型半导体材料层上，n型半导体材料层是由若干条间距相等的条块组成，催化材料层设置在n型半导体材料层和p型半导体材料层上，厚度为1~2μm；

当电极为阴电极时，基底上覆盖一层厚度3~5μm的外延层，厚度1~3μm的n型半导体材料层设置在外延层上，厚度为1~3μm p型半导体材料层设置在n型半导体材料层上，p型半导体材料层是由若干条间距相等的条块组成，催化材料层设置在p型半导体材料层和n型半导体材料层上，厚度为1~2μm。

2.根据权利要求1所述的自发光的光电协同催化电极，其特征在于：基底为Al₂O₃、SiC、聚二甲基硅氧烷、Si中的一种；外延层的材料是选择n型半导体材料层或p型半导体材料层中原子序数最高的两种元素制备而成。

3.根据权利要求1所述的自发光的光电协同催化电极，其特征在于：n型半导体材料层的材料是在Ⅲ族元素和Ⅴ族元素中掺入O、S、Se、Te、C、Si、Ge中一种或几种制得，O、S、Se、Te、C、Si、Ge的掺入量为n型半导体材料总摩尔量的10^-9-1%；

或是在Ⅱ族元素和Ⅵ族元素中掺入Cl、Br、I中一种或几种制得，Cl、Br、I的掺入量为n型半导体材料总摩尔量的10^-9-1%；

或是在Ⅱ族元素和Ⅵ族元素中掺入B、Al、Ga、In中一种或几种制得， B、Al、Ga、In中一种或几种的掺入量为n型半导体材料总摩尔量的10^-9-1%。

4.根据权利要求1所述的自发光的光电协同催化电极，其特征在于：p型半导体材料层的材料在Ⅲ族元素和Ⅴ族元素中掺入Zn、Be、Mg、Cd中一种或几种制得，Zn、Be、Mg、Cd中一种或几种的掺入量为p型半导体材料总摩尔量的10^-9-1%；

或是在Ⅱ族元素和Ⅵ族元素中掺入Li、Na、K中一种或几种制得，Li、Na、K中一种或几种的掺入量为p型半导体材料总摩尔量的10^-9-1%；

或是在Ⅱ族元素和Ⅵ族元素中掺入N、P、As、Sb、Bi中一种或几种制得，N、P、As、Sb、Bi中一种或几种的掺入量为p型半导体材料总摩尔量的10^-9-1%。

5.根据权利要求2或3所述的自发光的光电协同催化电极，其特征在于：Ⅲ族元素为B、Al、Ga、In中的一种或几种，Ⅴ族元素为N、P、As、Sb、Bi中的一种或几种，Ⅱ族元素为Zn、Mg、Cd、Be中的一种或几种，Ⅵ族元素为O、S、Se、Te中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的自发光的光电协同催化电极，其特征在于：n型半导体材料或p型半导体材料中所有元素加权平均原子序Z≤40。

7.根据权利要求1所述的自发光的光电协同催化电极，其特征在于：催化材料层由d区元素、d区元素的氧化物中的一种或几种组成；或先由d区元素、d区元素的氧化物中的一种或几种形成底层，再在底层上形成表层，且底层元素的序数比表层元素序数高。

8.权利要求1-7中任一项所述的自发光的光电协同催化电极在废水处理、电化学合成、电化学检测中的应用。