專利名稱:一種利用太陽能分解水制氫的納米電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及分解水納米電極及其制備方法,特別涉及一種利用太陽能分解水制氫 的納米電極及其制備方法。
背景技術(shù):
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,包括石油、煤、天燃?xì)獾仍趦?nèi)的礦物質(zhì)能源正在以越來越快 的速度消耗,尋找新型能源已成為人類可持續(xù)發(fā)展的主要任務(wù)。氫能源是高效和無污染的能源之一,制氫的常用方法是水的裂解,這需要額外的 能量,太陽能資源的利用與分解水的結(jié)合越來越受到人們的重視。太陽能分解水制氫是吸熱反應(yīng),需要借助納米材料的光催化和光電化學(xué)池來進(jìn) 行。即通過光陽板吸收太陽能并將光能轉(zhuǎn)化為電能。光陽板通常為光半導(dǎo)體材料,受光激 發(fā)可以產(chǎn)生電子一空穴對,光陽極和對極(陰極)組成光電化學(xué)池,在電解質(zhì)存在下光陽 極吸光后在半導(dǎo)體帶上產(chǎn)生的電子通過外電路流向?qū)O,水中的質(zhì)子從對極上接受電子產(chǎn)
生氫氣。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用太陽能分解水制氫納米電極及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明給出了一種太陽能分解水制氫納米電極,該納米電 極由導(dǎo)電玻璃和表面材料構(gòu)成,表面材料涂覆于導(dǎo)電玻璃的表面,所述的導(dǎo)電玻璃為二氧 化錫導(dǎo)電玻璃、氧化鋅導(dǎo)電玻璃、石墨導(dǎo)電玻璃中的一種,所述的表面材料為納米二氧化 鈦。本發(fā)明給出了一種太陽能分解水制氫納米電極制備方法,該制備方法步驟條件 為1)將導(dǎo)電玻璃用水、乙醇超聲清洗,100-110°C干燥。2)采用鈦酸四丁酯或四氯化鈦為前驅(qū)體,十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,與氫 氧化鈉反應(yīng),三者摩爾配比為1 3 0.5 1.2 0.5 1.2,將干燥后的導(dǎo)電玻璃放入 溶液中,靜置反應(yīng)后,取出導(dǎo)電玻璃,用水、乙醇超聲清洗,在100-110°C干燥1 5小時(shí),然 后在馬弗爐中煅燒,從室溫以每分鐘60°C的速度進(jìn)行升溫,至500°C,然后恒溫保持0. 5 2小時(shí),制得涂覆有納米二氧化鈦的復(fù)合電極材料,涂層厚度為0. 5 4微米。本發(fā)明的有益效果是,采用納米二氧化鈦與導(dǎo)電玻璃上的基底電極材料復(fù)合,制 得多層半導(dǎo)體復(fù)合電極,實(shí)現(xiàn)納米材料的摻雜,促進(jìn)電子空穴的有效分離,增加了電極的光 催化效率。
圖1是復(fù)合電極材料的縱面圖。圖中,1是導(dǎo)電玻璃,2是納米二氧化鈦涂層。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將二氧化錫導(dǎo)電玻璃用水、乙醇超聲清洗,100-110°C干燥。采用0.03mol的鈦 酸四丁酯為前驅(qū)體,0. Olmol十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,與0. 009mol氫氧化鈉反 應(yīng),將干燥后的導(dǎo)電玻璃放入溶液中,靜置反應(yīng)后,取出導(dǎo)電玻璃,用水、乙醇超聲清洗,在 100-110°C干燥1小時(shí),然后在馬弗爐中煅燒,從室溫以每分鐘60°C的速度進(jìn)行升溫,至 500°C,然后恒溫保持2小時(shí),制得涂覆有納米二氧化鈦的復(fù)合電極材料,涂層厚度為3微 米。實(shí)施例二將石墨導(dǎo)電玻璃用水、乙醇超聲清洗,100-110°C干燥。采用0.02mol的四氯化鈦 為前驅(qū)體,0. 012mol十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,與0. Olmol氫氧化鈉反應(yīng),將干燥后 的導(dǎo)電玻璃放入溶液中,靜置反應(yīng)后,取出導(dǎo)電玻璃,用水、乙醇超聲清洗,在100-110°C干 燥1小時(shí),然后在馬弗爐中煅燒,從室溫以每分鐘60°C的速度進(jìn)行升溫,至500°C,然后恒溫 保持1小時(shí),制得涂覆有納米二氧化鈦的復(fù)合電極材料,涂層厚度為2微米。實(shí)施例三將氧化鋅導(dǎo)電玻璃用水、乙醇超聲清洗,100°C干燥。采用0. 03mol的鈦酸四丁酯 為前驅(qū)體,0. Olmol十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,與0. Olmol氫氧化鈉反應(yīng),將干燥后 的導(dǎo)電玻璃放入溶液中,反應(yīng)后,取出用水、乙醇超聲清洗,在100°C干燥1小時(shí),然后在馬 弗爐中煅燒,從室溫以每分鐘60°C的速度進(jìn)行升溫,至500°C,然后恒溫保持1小時(shí),制得涂 層厚度為2. 6微米的復(fù)合電極材料。
權(quán)利要求
一種利用太陽能分解水制氫的納米電極,其特征在于該納米電極由導(dǎo)電玻璃和表面材料構(gòu)成,表面材料涂覆于導(dǎo)電玻璃的表面,所述的導(dǎo)電玻璃為二氧化錫導(dǎo)電玻璃、氧化鋅導(dǎo)電玻璃和石墨導(dǎo)電玻璃中的一種,所述的表面材料為納米二氧化鈦。
2.一種利用太陽能分解水制氫的納米電極制備方法,其特征在于1)將導(dǎo)電玻璃用水、乙醇超聲清洗,100-110°C干燥;2)采用鈦酸四丁酯或四氯化鈦為前驅(qū)體,十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,與氫氧化 鈉反應(yīng),三者摩爾配比為1-3 0.5-1.2 0.5-1. 2,將干燥后的導(dǎo)電玻璃放入溶液中,靜置 反應(yīng)后,取出導(dǎo)電玻璃,用水、乙醇超聲清洗,在100-110°C干燥1-5小時(shí),然后在馬弗爐中 煅燒,從室溫以每分鐘60°C的速度進(jìn)行升溫,至500°C,然后恒溫保持0. 5-2小時(shí),制得涂覆 有納米二氧化鈦的復(fù)合電極材料,涂層厚度為0. 5-4微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用太陽能分解水制氫納米電極及其制備方法,該納米電極是將納米二氧化鈦涂覆于導(dǎo)電玻璃表面后形成,導(dǎo)電玻璃為二氧化錫導(dǎo)電玻璃或氧化鋅導(dǎo)電玻璃或石墨導(dǎo)電玻璃中的一種。本發(fā)明制備納米電極方法是,1)將導(dǎo)電玻璃用水、乙醇超聲清洗后干燥;2)以鈦酸四丁酯或四氯化鈦為前驅(qū)體,十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,與氫氧化鈉反應(yīng),三者摩爾配比為1~3∶0.5~1.2∶0.5~1.2,將干燥后的導(dǎo)電玻璃放入溶液中,靜置反應(yīng)后,取出導(dǎo)電玻璃,用水、乙醇超聲清洗,再經(jīng)干燥、煅燒即制得涂覆有納米二氧化鈦的復(fù)合電極材料,涂層厚度為0.5-4微米。本發(fā)明制備方法實(shí)現(xiàn)了納米材料的摻雜,促進(jìn)電子空穴的有效分離,增加了電極的光催化效率。
文檔編號C25B11/04GK101838818SQ20091024994
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者耿世達(dá) 申請人:耿世達(dá)