[发明专利]一种PDA/Bi-AgIn5S8/TiO2异质结光电极及制备方法和用途

说明书

本发明属于纳米材料合成技术领域，特指一种PDA/Bi‑AgIn₅S₈/TiO₂异质结光电极及制备方法和用途。首先利用水热合成方法在FTO基片上合成二氧化钛(TiO₂)纳米棒阵列，然后再利用水热合成方法在其之上均匀的形成一层Bi掺杂的Bi‑AgIn₅S₈，最后再使用化学浴沉积法(CBD)在Bi‑AgIn₅S₈表面形成一层连续的聚多巴胺(PDA)。在半导体表面涂覆一层PDA可以阻止其与水溶液的直接接触避免引起严重的光腐蚀，提高半导体稳定性。因此可以解决PEC分解水制氢的过程中，半导体AgIn₅S₈材料极易受到光腐蚀的影响而失活的问题，从而可以保持稳定长久的高产氢速率。

技术领域

本发明属于纳米材料合成技术领域，首先利用水热合成方法在FTO基片上合成二氧化钛(TiO₂)纳米棒阵列，然后再利用水热合成方法在其之上均匀的形成一层Bi掺杂的Bi-AgIn₅S₈，最后再使用化学浴沉积法(CBD)在Bi-AgIn₅S₈表面形成一层连续的聚多巴胺(PDA)。

背景技术

自21世纪以来，化石能源的过度使用导致了全球环境的严重破坏，因此绿色能源的开发与利用已成为目前人类所面临的最重要的挑战之一；光电化学 (PEC)分解水制氢是一个很有应用前途的技术，该技术可以实现太阳能到化学能量的转换，并且无污染的燃烧过程使氢在绿色能源方面有着不可比拟的优势。 PEC分解水的性能受到吸收光谱、光生电荷转移、带隙结构和稳定性的直接影响，因此设计新型半导体电极是提高PEC制氢效率的有效切入点。

二氧化钛(TiO₂)是已知最早的太阳能制氢半导体，但是，由于TiO₂的禁带宽度较宽(大约是3.2eV)只能对紫外光(大约只占太阳光的5％)产生响应能力，这极大限制了TiO₂的光电转换效率。

三元硫化物(I-III-VI)半导体材料在PEC分解水制氢领域中已经被广泛研究，一般三元硫化物具有I-III-VI₂或I-III5-VI₈(I＝Cu，Ag；III＝Al，In，Ga；VI＝S， Se)两种形式的通式。作为三元硫化合物之一，AgIn₅S₈具有1.70-1.80eV的直接带隙，并且被认为是可见光驱动光催化反应非常有前途的材料之一。

多巴胺(DA)是一种在特定缓冲液(Tris，pH＝8.5)中，以及几乎任何基片表面上都会自发聚合并形成连续聚多巴胺(PDA)共轭生物高分子材料，其具有优异的电子传输性能。如果在半导体表面涂覆一层PDA可以阻止其与水溶液的直接接触避免引起严重的光腐蚀，提高半导体稳定性。因此可以解决PEC分解水制氢的过程中，半导体AgIn₅S₈材料极易受到光腐蚀的影响而失活的问题，从而可以保持稳定长久的高产氢速率。

发明内容

本发明目的在于提供一种简单的PDA/Bi-AgIn₅S₈/TiO₂异质结材料的合成方法。

本发明首先采用低温液相法经水热反应在FTO基片上制备出TiO₂纳米棒阵列，继而再利用水热合成方法在其之上均匀的形成一层Bi掺杂的Bi-AgIn₅S₈，最后再使用化学浴沉积法(CBD)在Bi-AgIn₅S₈表面形成一层连续的聚多巴胺 (PDA)，最终形成PDA/Bi-AgIn₅S₈/TiO₂异质结光电极。

本异质结光电极的制备方法，是按照下列步骤进行: