[发明专利]二维g-C3N4/WO3/碳布复合电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二维g‑C₃N₄/WO₃/碳布复合电极，包括长有WO₃纳米线的碳布和覆盖在WO₃纳米线表面的二维g‑C₃N₄纳米片。本发明还公开了上述二维g‑C₃N₄/WO₃/碳布复合电极的制备方法，包括：1)通过水热法制备长有WO₃纳米线的碳布；2)向长有WO₃纳米线的碳布表面涂覆二维g‑C₃N₄纳米片的分散液，然后在空气气氛中热处理，得到二维g‑C3N4/WO3/碳布复合电极。本发明的二维g‑C₃N₄/WO₃/碳布复合电极具有自支撑结构，不仅性能稳定，还具备可弯曲性，光电转化效率高，在光催化降解、光辅助储能电池等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及光电器件，特别是一种二维g-C₃N₄/WO₃/碳布复合电极及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着化石燃料的大量消耗和环境污染的日益严重，能源转化和存储技术已成为目前的研究热点。对于每一个国家来说，寻找新一代可持续和环保的能源储存技术是一项新挑战。在众多储能体系中，锂空气电池由于成本低和理论能量密度高(3500Wh g^-1)，成为了研究的热点。在有机体系电解液中，典型的锂-氧电池是基于可逆反应的：2Li+O₂→Li₂O₂，即金属锂作为阳极，氧作为活性材料，多孔的电极作为放电产物(Li₂O₂)的催化剂与存储地。在放电过程中，氧气被还原，并与Li+结合形成放电产物，堆积在多孔阴极的表面。在充电时，放电产物被催化分解为氧。然而，不溶的Li₂O₂导电性差，容易堆积在电催化剂表面。由于电化学反应发生在三相界面，因此氧阴极被无法溶解和不移动的产物(Li₂O₂)堵塞。因此，催化剂很难促进过氧化锂分解，导致了高的充电电位。

一般来说，光电辅助电池的基本要求之一是，半导体需要处理高光电转换效率，这类半导体在光照下会产生具有长寿命的光生空穴和电子，大量的空穴能参与分解Li₂O₂，能够保证低充电电位和高倍率的性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种简单可靠、具有可见光响应的复合电极。

本发明的另一目的是提供上述复合电极的制备方法和应用。

技术方案：本发明提供一种二维g-C₃N₄/WO₃/碳布复合电极，该复合电极包括长有WO₃纳米线的碳布和覆盖在所述WO₃纳米线表面的二维g-C₃N₄纳米片。

为了获得较好的光电转换效率，优选地，上述WO₃纳米线的直径为70～100nm，长度为600-1000nm；二维g-C₃N₄纳米片的厚度为2-5nm。

本发明另一方面提供一种上述二维g-C₃N₄/WO₃/碳布复合电极的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)通过水热法制备长有WO₃纳米线的碳布；