[发明专利]一种光阳极‑光伏电池耦合的双光照完全光驱动分解水制氢方法

权利要求书

1.一种光阳极-光伏电池耦合的双光照完全光驱动分解水制氢方法，其特征在于:利用光电催化技术和光伏电池技术的耦合形成一个两电极体系，采用助催化剂修饰的半导体材料为光阳极，以助催化剂修饰的Si电池作为光阴极，在光照条件下不加任何额外电能时实现太阳光驱动水的分解。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的两电极体系的光阴极是Si光伏电池，利用Si电池的光伏电压为光阳极提供偏压。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的两电极体系的光阳极是半导体材料光阳极或水氧化助催化剂修饰的复合半导体光阳极，包括BiVO₄、Fe₂O₃、WO₃和Ta₃N₅、TaON、CaTaO₂N、SrTaO₂N、BaTaO₂N、LaTaO₂N、CaNbO₂N、SrNbO₂N、BaNbO₂N、LaTiO₂N、ZnO:GaN、SmTi₂S₂O₅、LnTi₂S₂O₅，以及以氧化物、氮化物、氮氧化物或硫氧化物为主体材料的复合光阳极。 

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:该方法是将Si电池的正极直接用导线和光阳极连接，负极直接和电解液接触或担载助催化剂后与电解液接触，进而实现表面的质子还原反应。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的Si电池的负极表面可以沉积质子还原助催化剂，采用的助催化剂是Ni、Mo、Cu、Au、Ag、Pt、Pd、Ru、Rh中的一种或一种以上金属的合金，采用磁控溅射、真空蒸镀、电沉积或光电化学沉积的方法实现。 

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的光阳极可担载放氧助催化剂，所担载的助催化剂包括CoB_i、CoPi、CoO_x或FeOOH，采用光电化学沉积或电沉积方法。 

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述的放氧助催化剂优选FeOOH。 

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的光阳极为BiVO₄或Mo:BiVO₄光阳极，采用电沉积法制备。 

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的光阳极为Mo:BiVO₄光阳极，Mo的掺杂在电沉积过程中实现，主要过程是利用含有矾、铋及钼源的溶液为电解液进行恒电位阳极氧化沉积，形成含Mo的Bi-V-O薄膜，进而经过焙烧、纯化而成，Mo的掺杂量占V原子数的百分比为0.05～1%。 

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于:电沉积Mo:BiVO₄的电解液的铋、矾源为Bi(NO₃)₃、VOSO₄.xH₂O，钼源为MoCl₃或MoCl₅，用乙酸钠和硝酸调节pH至4.7。电极焙烧温度为500℃，纯化过程为在1MKOH溶液中浸泡10～15min; 

电解液采用的是0.1-0.5M硫酸盐溶液、磷酸盐缓冲溶液或硼酸盐缓冲溶液。 

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:光驱动分解水制氢后直接能够在线检测，在线检测O₂和H₂时反应体系抽真空，排除空气，反应器和真空体系相连，O₂和H₂经过反应器真空体系收集并进入色谱检测。