一种Ta₃N₅光阳极及制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种Ta₃N₅光阳极及制备方法和应用，基于金属Ta片先高温氧化再氮化的方法，通过自动热剥离或机械剥离表面钝化层的方法消除了表面复合中心，大大提高了光生载流子的分离，从而显著提高了Ta₃N₅光阳极的太阳能分解水制氢效率。另外，通过对Ta₃N₅光阳极进行助催化剂表面修饰，经过改进，所制备的Ta₃N₅光阳极的量子转化效率在400～470nm的波长范围内达到了50％，比之前相似方法制备的Ta₃N₅光阳极提高了约40倍。在标准太阳光AM1.5G（100mW/cm²）的照射下，所制备的Ta₃N₅光阳极在1.23V处的光电流可达5.5mA/cm²，是目前报道的光阳极材料中的最高值。

主权项

一种Ta₃N₅光阳极制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将清洗过的Ta片放入炉一中，空气气氛下，在氧化温度为550～700℃加热5～300分钟，得到Ta₂O₅/Ta；把得到的Ta₂O₅/Ta放入炉二中，氨气气氛下，在氮化温度为700~950℃加热1~20小时，得到Ta₃N₅/Ta；当氧化温度为590℃～700℃时，氮化后Ta₃N₅/Ta表面钝化层会自动热剥离，当氧化温度＜590℃时，氮化后机械剥离Ta₃N₅/Ta表面钝化层；制备得到表面剥离钝化层的Ta₃N₅光阳极。