[发明专利]一种双层氧化锌光阳极结构及光伏应用

权利要求书

1.一种双层氧化锌光阳极，其特征在于，其中底层结构为ZnO纳米粒子，上层为微米级的ZnO多级结构，ZnO纳米粒子的合成方法为研磨法，温度为室温，具体制备步骤如下：

（1）将锌盐固体与强碱固体混合并研磨得到细小颗粒的白色糊状物；所述锌盐为氯化锌、硝酸锌、硫酸锌、醋酸锌中的一种，强碱为氢氧化钠或者氢氧化钾，锌盐和强碱质量比为2 ：3～6；

（2）将糊状物收集至塑料管中，并向其中加入一定量的去离子水，摇匀后常温陈化一段时间；

（3）向步骤（2）中陈化过的白色糊状物中再加入一定量的去离子水，并再用超声震荡和漩涡震荡进行分散、洗涤，洗涤后放置，将上层清液倒去，重复洗涤，直至上层清液PH值达到中性，超声震荡频率为35～45KHz，时间为5～10分钟，漩涡震荡频率为400～600Hz，时间为3～5分钟；

（4）将步骤（3）中最后得到的白色沉淀进行离心分离；

（5）将步骤（4）离心分离得到的ZnO纳米粒子再次加入一定量的离子水，在超声震荡和旋涡震荡的条件下分散，即得到1#ZnO浆料，用超声辅助共沉淀法制备出的微米级的ZnO多级结构为微米级的花状多级结构，该多级结构由纳米片组成，具有丰富的大孔结构。

2.根据权利要求1所述的双层氧化锌光阳极，其特征在于：

所述步骤（2）中，加入的去离子水体积与糊状物体积之比为0.5～2 : 1，陈化时间为10～24h；

所述步骤（3）中，去离子水质量为糊状物质量的5～10倍；

所述步骤（5）中，加入的去离子水质量为锌盐和强碱固体质量的4～8倍；ZnO纳米粒子在去离子水中分散是在超声震荡和旋涡震荡的条件下进行的，所述超声震荡的频率是35～45KHz，时间为5～10分钟，所述旋涡震荡的频率是400～600Hz，时间为3～5分钟，超声震荡和旋涡震荡共重复5次。

3.根据权利要求1所述的双层氧化锌光阳极，其特征在于：微米级的ZnO多级结构合成方法为超声辅助共沉淀法，温度为室温，具体制备步骤如下：

（1）配制一定浓度的强碱水溶液和锌盐水溶液，强碱水溶液转移至烧杯中，在机械搅拌和超声共同作用下，将锌盐水溶液加入其中，之后将反应物静置，可得白色沉淀；

（2）将步骤（1）中的沉淀过滤，之后用去离子水分散、洗涤、过滤，得到ZnO多级结构固体；

（3）称取一定量的ZnO多级结构固体，再加入一定量权利要求1制备的ZnO纳米粒子，混合后加入体积比为1:1的乙醇和水的混合溶剂，之后采用超声震荡和漩涡震荡的方式加以分散，最后得到2#浆料。

4.根据权利要求3所述的双层氧化锌光阳极，其特征在于：所述微米级的ZnO多级结构合成方法的具体步骤为：

所述步骤（1）中的强碱为氢氧化钠或氢氧化钾，锌盐为六水合硝酸锌、氯化锌、甲酸锌或二水合醋酸锌，其中，碱液的浓度为0.50 ~ 1.50 mol/L，锌盐水溶液浓度为0.10 ~ 0.50mol/L；

所述步骤（1）中，强碱水溶液和锌盐水溶液体积相同，锌盐水溶液的滴加速率为1ml/s~ 10 ml/s；

所述步骤（1）中，超声的频率为20KHz ~ 80KHz，搅拌速率为200 rpm ~ 600 rpm，超声和搅拌的时间为10 min，静置时间为4h；

所述步骤（2）中，用来洗涤的去离子水体积为30～80 ml，分散采用超声震荡加漩涡混合震荡，超声震荡频率为35～45Hz，时间为5～10分钟，漩涡震荡频率为18～22Hz，时间为3～5分钟；

所述步骤（3）中，在2#浆料中，ZnO多级结构与ZnO纳米粒子的质量比为4 : 0.5~1.5；

所述步骤（3）中，混合溶剂与ZnO多级结构固体的质量比4 ~ 6 ：1；

所述步骤（3）中，在分散过程中，超声频率为40KHz，时间为5分钟，漩涡震荡频率为600Hz，时间为5分钟；超声和漩涡震荡分散过程反复进行4次。