(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211253584.4 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路 96号 (72)发明人 俞书宏　刘国强　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 纪志超 (51)Int.Cl. C01B 19/00(2006.01) C25B 1/02(2006.01) C25B 1/55(2021.01) C25B 11/04(2021.01) B82Y 30/00(2011.01)B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种近红外活性周期性等离子体异质结光 阳极材料及其制备方法 (57)摘要 本发明提供了一种近红外活性周期性等离 子体异质结光阳极材料及其制备方法， 其由Bix/ Bi3(Se1‑yTey)2周期性异质纳米结构组成； 所述 Bix/Bi3(Se1‑yTey)2周期性异质纳米结构由Bi3 (Se1‑yTey)2纳米线通过进一步溶剂热合成获得。 本申请提供的光阳极材料通过调整Bi3(Se1‑ yTey)2与Bi的比例实现对对表面等离子体共振效 应的高效利用， 从而提高光电化学过程的能量转 换效率。 该发 明为设计开发具有高性能的光阳极 纳米材料提供了一条新的途径。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115490212 A 2022.12.20 CN 115490212 A 1.一种近红外活性周期性等离子体异质结光阳极材料， 其特征在于， 具有Bix/Bi3(Se1‑ yTey)2周期性异质纳米结构； 其中， x≥0； 0 <y<1。 2.根据权利要求1所述的近红外活性周期性等离子体异质结光阳极材料， 其特征在于， 所述Bix/Bi3(Se1‑yTey)2周期性异质纳米结构由Bi3(Se1‑yTey)2纳米线溶剂热合成制得。 3.根据权利要求1所述的近红外活性周期性等离子体异质结光阳极材料， 其特征在于， 所述Bix与Bi3(Se1‑yTey)2的物质的量比为0～ 2。 4.一种权利要求1～3任一项所述近红外活性周期性等离子体异质结光阳极材料的制 备方法， 包括以下步骤： 将TemSen@Se1‑m‑n纳米线分散于含有铋源和还原剂的溶液中， 通过水热反应得到Bi3 (Se1‑yTey)2纳米线； 0 <m<1； 0<n<1； 0<m+n<1； 0 <y<1； 将Bi3(Se1‑yTey)2纳米线分散于含有铋源和还原剂的溶液中， 通过溶剂热反应得到Bix/ Bi3(Se1‑yTey)2周期性异质纳米结构； x≥0 。 5.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述铋源选自氯化铋、 硝酸铋、 氧化铋 和乙酸铋中的一种或多种； 所述还原剂选自水合 肼、 抗坏血酸与硼氢化钠中的一种或多种。 6.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述溶剂热反应采用的溶剂为水和醇 类溶剂的混合物； 所述醇类溶剂选自乙二醇和/或丙三醇。 7.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述水热反应的温度为140～180℃， 升温至水 热反应所需温度的升温速率 为5～10℃/mi n， 时间为6～18h 。 8.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述溶剂热反应的温度为160～180 ℃， 升温至溶剂热反应所需温度的升温速率 为5～10℃/mi n， 时间为12 ～18h。 9.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述Bix/Bi3(Se1‑yTey)2周期性异质纳 米结构Bi3(Se1‑yTey)2与Bix的物质的量比通过改变加入铋源的量进行调节。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115490212 A 2一种近红外活性周期性等离 子体异质结光阳极材料及其制备 方法 技术领域 [0001]本发明属于纳 米材料技术领域， 尤其涉及 一种近红外活性周期性等离子体异质结 光阳极材 料及其制备 方法。 背景技术 [0002]光电化学(PEC)转换系统能够有效地利用太阳能制备清洁能源， 有利于缓解能源 与环境危机并 改善生活环境。 然而， 现有光电极材料过低的能量转换效率阻碍了P EC转换系 统的商业应用。 [0003]迄今为止， 大多数用作光电极的半导体都具有较宽 的光学带隙， 因此其无法有效 地利用红外光( λ>700nm)。 然而， 红外光却占据了太阳能的大部分能量。 此外， 这些半导体的 光生电荷复合和低的表面氧化还原反应动力学也 不利于高效人工光 合作用过程的实现。 [0004]等离子体诱导的光电催化为突破上述光电极的局限性提供了具有前瞻性的解决 方案。 除了通过表面等离子共振(SPR)吸收拓宽光电极 的光谱吸收范围外， SPR效应还可以 有效增强光电极的光吸收能力。 同时， SPR效应所产生的局域电磁场增强(LEMF)和光热效应 也可以有力的改善电荷转移和表面氧化还原反应的动力学。 此外， 通过将等离子体金属与 半导体耦合， 能够产生肖特基势 垒， 促进光生载流子的分离， 从而延 长其寿命。 目前， 大多 数 等离子体金属/半导体纳米结构主要采用贵金属(Au、 Ag等)与半导体材料复合， 如Ag/TiO2、 Au/CdSe等。 尽管可以通过改变金属 颗粒的形貌和尺寸来调整SPR共振峰的位置， 并以此来 扩展材料的光谱吸收范围， 但其扩展范围非常有限。 此外， SPR效应在空间分布上是局域化 的， 因此其产生的局 域电磁场增强和光热效应在空间分布上也是不均匀的。 它们在等离子 体金属表面处的作用最 强， 且其强度随着距离的变化而迅速衰减。 这种局域性限制了SPR效 应对光电极性能增强的影响。 [0005]因此， 如何设计一种能够克服上述问题并最大限度地发挥SPR效应的金属/半导体 光电催化系统， 对于实现高效稳定的太阳能 ‑燃料转换 具有至关重要的意 义。 发明内容 [0006]有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种近红外活性周期性等离子体异质结光阳极 材料及其制备方法， 该光阳极材料能够实现对对表面等离子体共振效应的高效利用， 从而 提高光电化学 过程的能量 转换效率。 [0007]本发明提供了一种近红外活性周期性等离子体异质结光阳极材料， 其特征在于， 具有Bix/Bi3(Se1‑yTey)2周期性异质纳米结构； 其中， x≥0； 0 <y<1。 [0008]在本发明中， 所述Bix/Bi3(Se1‑yTey)2周期性异质纳米结构由Bi3(Se1‑yTey)2纳米线 溶剂热合成制得。 [0009]在本发明 中， 所述Bix与Bi3(Se1‑yTey)2的物质的量比为0～ 2。 [0010]基于光阳极能量转换效率低的问题， 本申请提供了一种近红外 活性周期性等离子说　明　书 1/5 页 3 CN 115490212 A 3