[发明专利]一种尺寸、化学组分可调的CuInSe2/CuInS2核壳结构量子点合成方法及应用

说明书

一种尺寸、化学组分可调的CuInSesubgt;2/subgt;/CuInSsubgt;2/subgt;核壳结构量子点合成方法及应用，属于纳米材料和能源器件领域。采用热注入法可控合成、尺寸、化学组分可调节的CuInSesubgt;2/subgt;/CuInSsubgt;2/subgt;核壳结构量子点，并通过电泳沉积方法将其沉积到介孔TiOsubgt;2/subgt;薄膜上，制得光阳极；其与对电极、参比电极和电解液共同组成光电化学电池，在标准测试条件下，可获得8 mA/cmsupgt;2/supgt;以上的光电流密度，表明电子‑空穴可有效分离和传输，在光电催化分解水产氢领域展现出较高的应用潜力。该方法具有操作简单、可重复性高等优势，量子点尺寸、化学组分的变化影响能带结构与电荷分离，从而可获得较高的电荷分离和传输效果，减少复合，提升光电器件性能。

技术领域

本发明属于半导体量子点及其能源器件领域，具体涉及一种尺寸、化学组分可调的CuInSe₂/CuInS₂核壳结构量子点合成方法与光电化学电池的应用。

背景技术

随着社会发展，能源和环境问题日益突出。不可再生的化石能源仍作为世界能源使用结构的主体，其燃烧后会产生大量温室气体CO₂，导致全球气候变暖，并引发一系列环境问题。因此，开发清洁可代替能源实现碳中和成为当前一个重要任务。在众多的可再生能源体系中，氢能具有能量密度高、零碳排放的优点，是理想的清洁可再生能源。如能通过光催化技术实现太阳能分解水制氢，将能量密度低、分散性强的太阳能转化为氢能，将推动人类社会进入一个能源清洁、环境和谐的新时代。

自1972年Fujishima和Honda(Nature,1972,238(5358):37-38)报道了TiO₂在紫外光下将水分解为氢气和氧气的现象，光催化分解水制氢技术因能源清洁可再生、环境友好无碳排放等优点受到了科研界的高度关注。光催化技术包括光催化和光电催化两种形式，光催化的产物是氢气与氧气的混合气体，还需要经过后续分离步骤，而光电催化分解水生成的氢气和氧气分别出现在两个不同的电极上，可直接收集到较纯净的氢气，因此更具优势。实现高效光电催化制氢的关键是制备高效催化剂。近五十年来，科学家开发了数百种半导体光催化材料，如TiO₂(EnergyEnvironmental Science,2015,8(8):2377-2382.)、BiVO₄(Advanced Materials,2019,31(20):1806938)等。现阶段光催化材料对太阳能的转化效率低等局限使该技术迟迟未获实际应用，其中的原因主要包括：1)上述材料大多仅能吸收太阳光中的紫外光和部分可见光，对太阳能的利用率较低；2)材料表面存在大量缺陷，导致严重的电荷复合。因此开发高效新型光催化材料具有重要的意义。