[发明专利]一种应用于光解水制氢的有序Pt-TiO2/InP纳米线阵列电极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种应用于光解水制氢的有序Pt‑TiO₂/InP纳米线阵列电极材料及其制备方法，属于新能源材料的设计与制备、能量转换与应用技术领域。首先利用纳米压印结合金属有机化学气相沉积技术制备了周期性有序排列的InP纳米线阵列；进一步利用原子层沉积和电子束蒸发技术在InP纳米线表面先后沉积TiO₂保护层和Pt助催化剂层，制备获得的有序Pt‑TiO₂/InP纳米线阵列电极材料在标准模拟太阳光照射条件下的饱和光电流密度可达27.7mA/cm²，能量转换效率可高达6.9％，并且稳定性良好。本发明工艺简单，易于实施，对环境友好，可实现该电极材料的大面积制备，有利于工程化推广应用。

主权项

1.一种应用于光解水制氢的有序Pt‑TiO2/InP纳米线阵列电极材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)、选用InP(111)A基片作为衬底，利用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)在InP(111)A衬底表面均匀沉积一层SiO2；2)、利用纳米压印技术(Nanoimprint Lithography)在InP衬底表面获得大面积周期性有序排列孔结构；3)、根据选区外延生长机理，利用金属有机化学气相沉积技术(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)在上述具有周期性有序孔结构的InP(111)A基底表面可控生长无晶体缺陷、单一纤锌矿结构的有序InP纳米线阵列；4)、在InP(111)A基片的背部沉积能够与基片形成欧姆接触的金属层；5)、利用原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition，ALD)在上述有序InP纳米线阵列的表面均匀沉积一层纳米TiO2保护层，制备获得有序TiO2/InP纳米线阵列；6)、在上述TiO2/InP纳米线表面均匀沉积一层纳米Pt助催化剂层，制备获得目标产物有序Pt‑TiO2/InP纳米线阵列电极材料；该电极材料由InP纳米线及依次负载在其表面的TiO2保护层和Pt助催化剂层所组成的呈周期性有序排列的纳米线阵列；InP纳米线端面呈六边形，具有无晶体缺陷的单一纤锌矿结构。