[发明专利]一种用于光电催化CO2

说明书

本发明公开了一种用于光电催化COsubgt;2/subgt;还原反应机理研究的超构平面光电极，所述超构平面光电极包括，基底，所述基底为镜面基底；反射层，所述反射层为具有较强等离激元效应且具有高反射率的金属薄膜，所述反射层附着于所述基底一侧表面；以及，吸收层，所述吸收层为p型半导体薄膜，所述吸收层附着于所述反射层的表面。本发明制备的超构平面光电极在光电催化COsubgt;2/subgt;还原中具有足够的稳定性，可用于光电催化COsubgt;2/subgt;还原反应机理的研究。

技术领域

本发明属于光电催化技术领域，具体涉及到一种用于光电催化CO₂还原反应机理研究的超构平面光电极。

背景技术

以化石燃料为基础的现有能源体系造成了大量的二氧化碳排放，大气中二氧化碳质量浓度急剧增加，给人类的生存环境带来了一系列问题，如全球变暖、海平面上升等，进一步阻碍了人类社会的可持续发展。CO₂虽然是有害的温室气体，但同时也是一种潜在的优质碳一资源，利用科学技术方法将CO₂转化为各种燃料或化学品是CO₂资源化利用的重要方式，也是当前的研究热点。光电催化CO₂还原不仅利用了太阳能激发光生电荷，减少外部能耗，也利用了外加电场作用，提高载流子分离、迁移效率，实现光电协同高效还原CO₂。但是目前为止，人们依然无法从本质上理解CO₂光电催化还原的反应机理，也就无法从本质上设计和构建更高效的催化剂，从而制约了光电催化CO₂还原的进一步发展。

2018年，有学者利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)捕捉到铜(Cu)电极电催化CO₂还原的中间体*CO^-。SERS利用了局域表面等离激元共振(LSPR)效应：当激发光的波长与金属中导带电子达到相同的频率时，可在具有一定纳米结构的金属表面激发表面等离激元共振，谐振相互作用使金属表面产生较强的局域光电场，以此来增强局域光电场内分子的拉曼信号。为了得到较强的SERS效应，需要用金、银、铜和一些不常用的碱金属作为基底，但光电催化使用的是半导体电极，无法使用该方法进行原位测试。近年来，不断完善和发展的针尖增强拉曼光谱(TERS)技术将拉曼光谱技术和扫描探针显微镜(SPM)相结合，以Au或Ag针尖作为拉曼信号放大器，利用针尖表面产生的LSPR来增强针尖附近样品的拉曼信号，克服了SERS对基底的依赖性。然而TERS中只有一个针尖，易吸附干扰分子而影响拉曼信号。作为SERS和TERS技术的优化，壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)技术，不仅可以消除环境干扰获得更高的表面检测灵敏度，也适用于任何基底。但核壳结构在制备工艺上存在一定的挑战如壳层厚度不容易控制，壳层上易出现针孔等，另外壳层材料也并非是完全惰性的，并且核壳结构的信号具有半定量的性质，可能造成拉曼信号的不准确，影响物质监测。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于光电催化CO₂还原反应机理研究的超构平面光电极，包括，

基底，所述基底为镜面基底；

反射层，所述反射层为具有较强等离激元效应且具有高反射率的金属薄膜，所述反射层附着于所述基底一侧表面；以及，

吸收层，所述吸收层为p型半导体薄膜，所述吸收层附着于所述反射层的表面。

作为本发明用于光电催化CO₂还原反应机理研究的超构平面光电极的一种优选方案，其中：所述镜面基底的材料包括镜面不锈钢、镜面抛光的硅片中的一种。