[发明专利]一种提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法

权利要求书

1.一种提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：通过在窄禁带半导体光阳极表面修饰空穴储存层，抑制在半导体光阳极表面发生的光致自氧化腐蚀反应引起的性能衰减，促使光阳极光电催化放氧反应的稳定进行，实现太阳能水分解制氢。

2.按照权利要求1所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述的半导体光阳极为窄带隙n型半导体材料，具有宽光谱吸收的特性，禁带宽度小于3.0eV。

3.按照权利要求2所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述的窄带隙n型半导体材料为硫化物、氧化物、氮化物、硒化物、单质硅、硫氧化物或者氮氧化物。

4.按照权利要求1所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述空穴储存层，在水氧化过程中自身结构保持稳定。

5.按照权利要求1所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述空穴储存层，为含有可变价金属元素的氧化物、水合氧化物、氢氧化物或羟基氧化物。

6.按照权利要求5所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述可变价金属元素，具有至少一个氧化/还原态，热力学上，其能级位置位于所保护的光阳极价带顶和水/氧气氧化还原对电位之间。

7.按照权利要求5所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述可变价金属，其氧化/还原态可以通过电化学变价反应储存电荷。

8.按照权利要求5所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述可变价金属，其捕获光生载流子的过程快于光阳极表面腐蚀过程，而存储电荷的时间尺度与水氧化产氧反应相当。

9.按照权利要求8所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：可变价金属为Fe、Co、Ni、Mn、Cr、V、Ru、Rh、Ir、Ce、Bi中的一种或几种。

10.按照权利要求8所述的提高窄禁带半导体光阳极光电催化放氧反应稳定性的方法，其特征在于：所述变价金属的变价过程为可逆变化或准可逆过程。