[发明专利]一种用于光阳极表面的空穴存储层、光阳极复合结构及用途

权利要求书

1.一种光阳极复合结构，其特征在于，所述光阳极包括透明导电基底，生长于所述透明导电基底上的半导体吸光材料，以及覆盖于半导体吸光材料表面的空穴存储层，所述空穴存储层为钴基氧化物纳米颗粒层；

所述钴基氧化物包括一氧化钴；

所述一氧化钴在空穴存储层中的分布密度为0.5～0.6μg/cm²；

所述光阳极复合结构的制备方法包括如下步骤：

(1)通过水热反应在透明导电基底的预定位置生长β-FeOOH薄膜，煅烧后得到预定位置生长有α-氧化铁薄膜的透明导电基底；

(2)制备钴基氧化物纳米颗粒，并将其分散在溶剂中制备钴基氧化物纳米颗粒分散液；

(3)将所述钴基氧化物纳米颗粒分散液涂覆至α-氧化铁薄膜表面，除去溶剂后得到光阳极复合结构；所述涂覆的方式包括旋涂；

所述旋涂的步骤为：将30μL钴基氧化物纳米颗粒分散液滴加至转盘中心，以800～1200rpm的转速旋转8～10s后，再以2500～3500rpm的转速旋转18～23s。

2.如权利要求1所述的光阳极复合结构，其特征在于，所述钴基氧化物纳米颗粒的粒径为3～6nm。

3.如权利要求1所述的光阳极复合结构，其特征在于，所述透明导电基底包括FTO透明导电玻璃或ITO透明导电玻璃。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的光阳极复合结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)通过水热反应在透明导电基底的预定位置生长β-FeOOH薄膜，煅烧后得到预定位置生长有α-氧化铁薄膜的透明导电基底；

(2)制备钴基氧化物纳米颗粒，并将其分散在溶剂中制备钴基氧化物纳米颗粒分散液；

(3)将所述钴基氧化物纳米颗粒分散液涂覆至α-氧化铁薄膜表面，除去溶剂后得到光阳极复合结构；所述涂覆的方式包括旋涂；

所述旋涂的步骤为：将30μL钴基氧化物纳米颗粒分散液滴加至转盘中心，以800～1200rpm的转速旋转8～10s后，再以2500～3500rpm的转速旋转18～23s。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述“通过水热反应在透明导电基底上生长β-FeOOH薄膜”的具体步骤为：

(1a)将透明导电基底的预定位置暴露在含有铁盐和钠盐的水溶液中，滴加钛源分散液，将混合溶液在密闭环境下，进行水热反应，得到预定位置生长有β-FeOOH薄膜的透明导电基底。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括三价铁盐。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括三氯化铁或三硝基铁，浓度为0.05～0.15mol/L。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钠盐包括硝酸钠或硫酸钠。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含有铁盐和钠盐的水溶液中，钠盐的浓度为0.05～0.2mol/L。

10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钛源包括四氯化钛。

11.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钛源分散液的分散剂包括乙醇。

12.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中钛原子数占铁原子和钛原子数之和的1％～5％。

13.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为110～130℃，时间为3.5～4.5h。

14.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120℃，时间为4h。