[发明专利]一种光催化制氢器件

摘要

本发明公开了一种光催化制氢器件，具有两层结构，其中一层为硅层，另一层为石墨烯层，石墨烯层与硅层贴合；石墨烯层厚度不大于20nm，石墨烯层间交联，交联度在1‑5％，薄膜厚度20nm以内，有一定的透光率，可以为硅所吸收，并且石墨烯/硅界面层存在，光在界面层反复折射，增加了光吸收和转化，为光催化产氢提供条件。

主权项

1.一种光催化制氢器件，其特征在于，具有两层结构，其中一层为硅层，另一层为石墨烯层，石墨烯层与硅层贴合；石墨烯层厚度不大于20nm，石墨烯层间交联，交联度在1‑5％，通过以下方法制备得到：(1)将氧化石墨烯配制成浓度为0.5‑10ug/mL氧化石墨烯水溶液，抽滤成膜；(2)将贴附于抽滤基底上的氧化石墨烯膜置于密闭容器中，80‑100度HI高温从底部往上熏蒸0.1‑1h；(3)将融化的固体转移剂均匀涂敷在还原氧化石墨烯膜表面，并于室温下冷却，直至薄膜和基底分离；(4)对步骤3处理后的还原氧化石墨烯膜进行加热处理，使得固体转移剂升华或者挥发；(5)将还原氧化石墨烯膜以1℃/min升温300℃(缓慢加热，增加石墨烯膜表面褶皱扩展单位空间内石墨烯膜的面积)；然后10℃/min升温置于2000℃，保温6‑12小时，以去除石墨烯内部绝大部分原子缺陷，但不恢复石墨烯内部堆叠结构；(6)采用磁控溅射的方式在步骤5处理后的石墨烯膜表面喷涂一层金属纳米粒子；所述金属纳米粒子选自钛、钨、铁、镁、钼，溅射的金属纳米粒子的摩尔量不大于石墨烯膜中碳原子摩尔量的30％，然后在800‑1200℃下将溅射有金属纳米粒子的石墨烯膜进行氯化处理，使得金属纳米粒子以氯化物形式逸散，(7)将氯化后的石墨烯膜在2000℃高温处理，得到层间交联的石墨烯膜；(8)将层间交联的石墨烯膜平铺于硅基底上，制成2×2cm2的器件。