[发明专利]p-n-KNbO3

说明书

本发明提供一种p‑n‑KNbO₃/Cu₂S异质结压电陶瓷、其制法与自供能高效制氢中的应用。该异质结压电陶瓷包括n‑KNbO₃压电陶瓷基体以及与之形成异质结的p‑Cu₂S材料，所述p‑Cu₂S的质量分数为0.1‑10wt％。本发明提供的KNbO₃/Cu₂S异质结压电陶瓷构建了内建电场，电荷的复合率低，压电催化活性高，该p‑n‑KNbO₃/Cu₂S异质结压电陶瓷可利用自然界的水波能、声波能、风能作为驱动力压电催化制氢。且制得的氢气纯度高，不含一氧化碳、硫化氢、磷化氢、氯离子等使燃料电池中毒的气体，制备方法简单易行、绿色环保，不排放对环境有害的物质。

技术领域

本发明涉及一种p-n-KNbO₃/Cu₂S异质结压电陶瓷，特别涉及p-n-KNbO₃/Cu₂S异质结压电陶瓷材料、其制备方法以及于车载自供能高效制氢中的应用，属于清洁能源材料领域。

背景技术

压电催化是一种在外部机械力的作用下压电材料的表面会因为外部作用力而产生正负电荷，这些电荷会加快被吸附在压电材料表面的物质发生氧化还原反应，是一种将机械能转化为化学能的方式。压电材料的关键在于能够吸收小的机械能如声音、水波、振动等产生电荷分离，从而使压电材料的二侧带不同符号的电荷。

然而，压电产生的电荷容易复合，导致压电催化效率不高。因此有必要采用技术手段提高压电催化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高压电电荷分离效率的p-n-KNbO₃/Cu₂S异质结压电陶瓷材料、其制备方法以及于车载自供能高效制被高纯氢的应用，以克服现有制氢技术中压电产生的电荷容易复合，导致压电催化效率不高的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

所述p-n-KNbO₃/Cu₂S异质结压电陶瓷材料，包括n-KNbO₃压电陶瓷基体以及均匀分散于压电陶瓷基体表面的p-Cu₂S材料；

其中，所述p-Cu₂S材料的质量分数为0.1wt％-10wt％；

所述p-Cu₂S的厚度为0.1μm-10μm。

可选地，所述p-Cu₂S材料的质量分数上限选自0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％；所述p-Cu₂S材料的质量分数下限选自0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％。

可选地，所述p-Cu₂S材料的厚度上限选自0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm；所述p-Cu₂S材料的厚度下限选自0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm。

可选地，所述KNbO₃压电陶瓷基体的尺寸为20mm×20mm×1mm。

可选地，所述p-Cu₂S分散于n-KNbO₃压电陶瓷表面。

可选地，所述p-Cu₂S分散于n-KNbO₃压电陶瓷的其中一表面。