[发明专利]可见光响应的自偏压光电催化分解水产氢并发电的体系

权利要求书

1.一种可见光响应的自偏压光电催化分解水产氢并发电的体系，包括光阳极、光阴极、电解质、可见光光源、石英反应池和石英集气管，其特征在于，所述的光阳极为可见光响应的Bi₂S₃敏化的TiO₂纳米管阵列薄膜电极，所述的光阴极为可见光响应的铂修饰硅电池片电极，所述的电解质为0.1～0.5M的Na₂S溶液；将所述的光阳极与光阴极同时插入所述的石英反应池中的所述的电解质中，并且通过外电路联通；开启所述可见光光源分别照射所述的光阳极和光阴极，此时所述的光阳极和光阴极分别发生电极反应并通过外电路形成回路，从而实现自偏压光电催化产氢与发电。

2.根据权利要求1所述的可见光响应的自偏压光电催化分解水产氢并发电的体系，其特征在于，所述的可见光光源为模拟太阳光，光强为100mW cm^-2。

3.一种权利要求1所述的可见光响应的自偏压光电催化分解水产氢并发电的体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤包括：

1)制备所述的可见光响应的Bi₂S₃敏化的TiO₂纳米管阵列薄膜电极，其方法是：首先将洗净的金属钛板作为阳极，置于含0.5％氢氟酸的水溶液中，以铂电极为对电极，调节电压为20V，对金属钛板进行阳极氧化60分钟，得到由金属钛和钛表面的TiO₂构成的钛基TiO₂纳米管阵列材料，然后该钛基TiO₂纳米管阵列材料经500℃高温烧结1小时后，得到具有锐钛矿相的TiO₂纳米管阵列薄膜材料；以该具有锐钛矿相的TiO₂纳米管阵列薄膜材料作为基底，通过旋转涂布的方式，交替向该基底滴加0.5ml50mM的Bi(NO₃)₃和100mM的Na₂S溶液，其中，所述的Bi(NO₃)₃溶液采用1M的醋酸溶液作为溶剂，每次滴加完毕后在3000rpm转速下涂布20s，交替重复30次，得到Bi₂S₃敏化的钛基TiO₂纳米管阵列薄膜材料，将该Bi₂S₃敏化的钛基TiO₂纳米管阵列薄膜材料经300℃高温烧结1小时，得到所述的可见光响应的Bi₂S₃敏化的TiO₂纳米管阵列薄膜电极；

2)采用公知方法制备所述的可见光响应的铂修饰硅电池片电极；

3)将步骤1)所制备的可见光响应的Bi₂S₃敏化的TiO₂纳米管阵列薄膜电极作为光阳极，将步骤2)所制备的可见光响应的铂修饰硅电池片电极作为光阴极，分别插入所述的石英反应池中的0.1～0.5M Na₂S电解质溶液中，所述光阳极和光阴极通过外部电路连通并由所述可见光光源照射且产生光生电荷。

4.一种权利要求1所述的可见光响应的自偏压光电催化分解水产氢并发电的体系在太阳能制氢并同时发电中的应用。