CN216107248U

CN216107248U - 一种光电极及Pt基纳米合金催化剂

Info

Publication number: CN216107248U
Application number: CN202122209020.8U
Authority: CN
Inventors: 李刘晶; 吴绍龙; 郭培基; 李孝峰
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2031-09-13

Abstract

本申请公开了一种光电极及Pt基纳米合金催化剂。该一种光电极，选用p型单晶硅基底作为平面硅基底，所述平面硅基底的一侧配置有背导电层，所述背导电层连接导线，所述平面硅基底的与所述背导电层相对侧上配置有硅微纳米线阵列层及活性金属层。该Pt基纳米合金催化剂的纳米合金的尺寸可控，空间分布是均匀的。并通过试验验证本申请提出的实施方式获得的纳米合金催化剂，具有优异和稳定的催化活性。

Description

一种光电极及Pt基纳米合金催化剂

技术领域

本申请属光电化学领域，涉及一种光辅助修饰纳米合金的技术，具体地，涉及一种在光电极及在其表面修饰催化剂。

背景技术

近些年来，金属催化剂在光催化、电催化、生物传感等生化领域展现出越来越广泛的应用。将贵金属修饰到特定结构的电极表面通常可改善电荷在电极与溶液界面之间的转移，从而使得电极整体的电催化或光电化学性能得到显著提高。

目前，通过电沉积或光辅助电沉积技术将金属离子直接还原成金属单质而沉积在电极表面是电化学领域中修饰金属催化剂最广泛的方法。然而，在实际应用中，贵金属催化剂面临的资源匮乏、成本高和稳定性不佳等问题严重阻碍了其商业化发展。近来，研究者们试图开发低成本的非贵金属催化剂，但其催化活性及稳定性远达不到实际应用的要求(E.Kemppainen et al.,Energy Environ.Sci.,2015,8,2991)。最新研究发现，通过合金化贵金属的办法可有效减少贵金属的使用量，且合金催化剂仍可保持较理想的催化性能(S.L.Zhang et al.,Angew.Chem.Int.Ed.,2021,60,19068)。因此，研发贵金属合金催化剂的修饰技术是目前学术界及工业界发展高效、低成本、长寿命电极的主要技术路线之一。

对于铂(Pt)基合金催化剂而言，目前较为广泛的制备方法是利用含Pt离子和其他金属离子的溶液经过多项化学反应和热处理而形成Pt基合金(如：Pt-Cu纳米合金CN201810125085.4；Pd-Pt纳米合金CN201510296670.7)。然而，这种方法制得的Pt基合金通常只适合于平面或表面粗糙度较小的电极，对于表面粗糙度很大的微纳结构电极(尤其是一维纳米结构阵列)而言，难以在这类微纳结构电极表面均匀地修饰上Pt基合金催化剂。此外，这种制备方法需要消耗大量试剂，且含有贵金属离子的盐或酸溶液利用率低，导致生产成本整体偏高与稀缺资源浪费。

因此，需要开发一种能在任意形貌的电极表面低价修饰上性能优异的Pt基合金催化剂。

实用新型内容

为克服现有技术中Pt基合金催化剂制备过程复杂、资源损耗大且无法在微纳结构化光电极表面均匀修饰的技术问题，本申请的目的在于：提供一种能在室温(无需高温退火)、不含贵金属离子的电解液(无需额外配置含贵金属离子的前驱液)的条件下，在平面和微纳结构化光电极表面均可修饰上均匀分布的Ag-Pt纳米合金的方法及制得Pt基合金催化剂。该方法中涉及到的对电极和参比电极可重复利用，可节约稀缺资源和降低对环境的影响。

为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案：

一种光电极，选用p型单晶硅基底作为平面硅基底，所述平面硅基底的一侧配置有背导电层，所述背导电层连接导线。

所述平面硅基底的与所述背导电层相对侧上配置有硅微纳米线阵列层及活性金属层。该活性金属层的厚度介于10～80nm。

优选的，该背导电层的厚度介于100～5000nm。

优选的，该活性金属层包括：金属钛、锆、铝、锌、铁或铜中至少一种的厚度介于10～80nm的活性金属层。

优选的，该光电极，还包括：钝化层，其配置于所述平面硅基底的与所述背导电层相对侧上或硅微纳米线阵列层。

优选的，该钝化层的厚度介于1～5nm。

优选的，该光电极，还包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖所述背导电层及部分平面硅基底，以仅漏出活性金属层的区域。

优选的，该绝缘层覆盖所述光电极，以仅漏出活性金属层的与所述背导电层相对侧的表面。

优选的，该光电极，在所述背导电层上用粘合剂固定导线，所述绝缘层用以绝缘密封所述背导电层、粘合剂和导线，

优选的，该p型单晶硅基底为光吸收层，所述光吸收层的厚度介于1～1000μm。

本申请实施例提供一种Pt基纳米合金催化剂，其包括：上述的光电极。该纳米合金催化剂，具有优异和稳定的催化活性。该纳米合金的尺寸可控，空间分布均匀。

有益效果

本申请实施方式，制备Pt基纳米合金能在室温(无需高温退火)、不含贵金属离子的电解液，且在无需额外配置含贵金属离子的前驱液的条件下，在平面和微纳结构化光电极表面均可光辅助修饰上均匀分布的Ag-Pt纳米合金，且涉及到的对电极和参比电极可重复利用。Ag-Pt纳米合金与工作电极正面活性金属的氧化和溶解过程是交替进行的，这种原位置换过程确保了所形成的纳米合金能在任意形貌的工作电极表面形成，且纳米合金的尺寸可控，空间分布是均匀的。并通过试验验证本申请提出的实施方式获得的纳米合金催化剂，具有优异和稳定的催化活性，所得光电极具有优异的光电化学性能。

附图说明

图1：在平面光电极表面光辅助修饰Pt基纳米合金的流程图；

图1a：为图1方法获取的辅助修饰Pt基纳米合金的截面示意图；

其中：11为平面硅基底，12为背导电层，13为钝化层，14为活性金属层，15为从背导电层引出的导线，16为绝缘保护层，17为Pt基纳米合金层；

图2：Pt基纳米合金层修饰的硅微纳米线阵列光电极的结构示意图；

其中：21为硅微纳米线阵列；

图3：先后沉积了氧化钛和钛层的平面硅基底的截面扫描电子显微镜图；

其中：32为40nm厚的钛层(注意，在31与32之间有一层2nm厚的氧化钛，但由于其厚度太小，扫描电子显微镜无法分辨)；

图4：表面修饰上Ag-Pt纳米合金层的平面硅光电极的俯视扫描电子显微镜图；

图5：表面先后沉积了氧化钛和钛层的平面硅光电极在连续多次线性电势扫描时所得电流密度—电势曲线图；

其中：51为暗态下电流密度—电势曲线，52～59分别为模拟太阳光照下第1次～第8次测试所得电流密度—电势曲线；

图6：在平面硅基底上制备得的硅微纳米线阵列的截面扫描电子显微镜图；

其中：右上角插图为同倍率下硅微纳米线阵列的俯视图；

图7：Ag-Pt纳米合金层修饰的单根硅纳米线的透射电子显微镜图；

其中：右上角插图为纳米线顶端放大图；

图8：表面先后沉积了氧化钛和钛层的硅微纳米线阵列光电极在连续多次线性电势扫描时所得电流密度—电势曲线图；

其中：81为暗态下电流密度—电势曲线，82～89分别为模拟太阳光照下第1次～第8次测试所得电流密度—电势曲线；

图9：Ag-Pt纳米合金层修饰的硅纳米线光电极在-0.8V vs.RHE电势时对应的光电流密度随测试时间的变化关系；

其中：91为第一阶段测试结果(采用72mL 0.5mol/L的硫酸为电解液)，92为第二阶段测试结果(仍采用第一阶段测试后的电解液)，93为第三阶段测试结果(采用新配置的72mL 0.5mol/L的硫酸电解液)。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以如具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

本申请公开了一种光电极及Pt基纳米合金催化剂。该一种光电极，选用p型单晶硅基底作为平面硅基底，平面硅基底的一侧配置有背导电层，背导电层连接导线，平面硅基底的与背导电层相对侧上配置有硅微纳米线阵列层及活性金属层。该Pt基纳米合金催化剂的纳米合金的尺寸可控，空间分布是均匀。并通过试验验证本申请提出的实施方式获得的纳米合金催化剂，具有优异和稳定的催化活性。

上述的光电极制备时，选用p型单晶硅基底作为平面硅基底，制备方法包括：

1)对平面硅基底进行化学清洗之后，在平面硅基底正面进行纳米结构化处理，以制得硅微纳米线阵列(也称硅微纳米线阵列层)；

2)在平面硅基底正面或硅微纳米线阵列基底上沉积厚度介于1～5nm的钝化层；

3)在钝化层上沉积厚度介于10～80nm的包括金属钛、锆、铝、锌、铁或铜中至少一种的活性金属层；

4)在平面硅基底或硅微纳米线阵列的背面制作厚度介于100～5000nm的背导电层；

5)在背导电层上用粘合剂固定导线，同时绝缘密封所述背导电层、粘合剂和导线，使得平面硅基底或硅微纳米线阵列仅漏出沉积了活性金属层的区域作为光电极的有效工作区域，以获得光电极。该方式下获得所属的光电极单体，并在此基础上进一步的完善获取Pt基纳米合金催化剂修饰的光电极。该p型半导体基片为光吸收层，其掺杂浓度为10¹⁴～10¹⁸cm^-3；光吸收层的厚度介于1～1000μm。本申请还提供一种利用上述方法制备的Pt基合金催化剂。

本申请提出一种光电极，其以p型单晶硅为基底，其制备包括：

1)对平面硅基底进行化学清洗之后，在平面硅基底正面进行纳米结构化处理，以制得硅微纳米线阵列；

2)在该平面硅基底正面或硅微纳米线阵列基底上沉积厚度介于1～5nm的钝化层；

3)在该钝化层上沉积厚度介于10～80nm的包括金属钛、锆、铝、锌、铁或铜中至少一种的活性金属层；

4)在该平面硅基底或硅微纳米线阵列的背面制作厚度介于100～5000nm的背导电层；

5)在该背导电层上用粘合剂固定导线，同时绝缘密封所述背导电层、粘合剂和导线，使得平面硅基底或硅微纳米线阵列仅漏出沉积了活性金属层的区域作为光电极的有效工作区域，以获得光电极。

p型半导体基片为光吸收层，其掺杂浓度为10¹⁴～10¹⁸cm^-3。该光吸收层的厚度介于1～1000μm。该光电极具有复合层式结构，沿着光入射方向分别包括：活性金属层、钝化层、半导体光吸收层、背导电层及绝缘保护层。

该步骤1)中包括：将基片裁剪至目标尺寸，进行化学清洗，将平面硅基底进行纳米结构化处理，可参照专利(CN200810183135.0或CN201610183558.7)方法制得硅微纳米线阵列。

接下来描述利用上述光电极在其表面制备Pt基纳米合金的方法(也称在光电极表面光辅助修饰Pt基纳米合金的方法)。该方法将光电极放置于至少一个面为透光的包括电解质的电解池内，依据光源发出的激发光从电解池的所述透光面照射至光电极的表面，沿着激发光入射方向所述光电极包括依次层叠的活性金属层、钝化层、半导体光吸收层、背导电层及绝缘保护层；基于电化学工作站，且在激发光的照射下，并利用Pt电极、参比电极与光电极匹配，以对所述光电极的表面进行电化学处理；在光照下对光电极表面进行多次线性或循环电势扫描过程中，光电极活性金属层逐渐被电解液溶解，同时伴随着Ag-Pt纳米合金在光电极表面形成(即获得Pt基纳米合金催化剂修饰的光电极)。

该实施方式中，饱和Ag|AgCl电极为参比电极、Pt电极为对电极、步骤5)制得的光电极为工作电极，电解质采用0.1～5mol/L的硫酸、盐酸或磷酸为电解液，在模拟太阳光照射下，对工作电极在+0.5V vs.RHE至-2.5V vs.RHE电势范围内进行线性电势扫描(如：重复5～20次)。对所得光电极在模拟太阳光照下进行光电化学性能测试表明，Ag-Pt纳米合金修饰后的平面硅光电极的饱和光电流可得到显著增加(超过2mA/cm²)，同时开启电势得到大幅降低(大于0.42V)；Ag-Pt纳米合金修饰后的硅微纳米线阵列光电极的饱和光电流达到33.3mA/cm²，光电流到达10mA/cm²所需过电势低至0V vs.RHE，光电流在28小时的测试期间无明显下降。

该合金形成机理：

在本申请方案中，在光照下对光电极表面进行多次线性或循环电势扫描，光电极活性金属层会逐渐溶解于电解液中，同时伴随着Ag-Pt纳米合金在光电极表面形成。合金形成机理为：半导体光吸收层吸收激发光而产生光生电子与光生空穴对。在正电势作用于光电极时光生空穴促进正面活性金属氧化，被氧化后的金属溶解于酸性电解质中。在负电势作用于光电极时，此时Pt电极则处于相对正电势作用下，若Pt电极电势达到1.2V vs.RHE或更正时，Pt²⁺离子能从Pt电极溶出而进入电解液中。此外，饱和Ag|AgCl参比电极中的Ag⁺离子会有一定程度地渗透至电解液。故光电极在处于负电势作用时，在光生电子的促进下，Ag⁺和Pt²⁺能在光电极表面还原而形成Ag-Pt纳米合金。当工作电极的正面活性金属全部溶解掉时，Ag-Pt纳米合金的形成量也趋于饱和，即不会随着电势扫描的不断重复而持续新增Ag-Pt纳米合金。

光电极正面的活性金属对Ag-Pt纳米合金的形成起到促进乃至决定性作用。正面活性金属在多次线性电势扫描中逐渐溶解至完全消失，Ag-Pt纳米合金在光电极表面逐渐形成至饱和，对应地光电极表面逐渐修饰上了Ag-Pt纳米合金催化剂，相应的电催化和光电化学性能也会逐渐改善至最终保持稳定状态。当光电极表面被加工为硅微纳米线阵列结构化时，光电极的比表面积将大幅增加，同时光吸收能力也得到显著增强，从而有利于光生电子与光生空穴的产生，促进Ag-Pt合金的还原形成。由于活性金属层完全包裹了半导体光吸收层，使得形成的Ag-Pt合金能均匀地分布于光电极表面。在无光照情况下，虽然处于负电势下的光电极能让此时处于正电势下的Pt对电极发生微量的氧化溶解(即暗电流密度很小)，但溶液中的Ag⁺和Pt²⁺不能在光电极表面还原成Ag-Pt纳米合金；而有光照射情况下，Pt对电极的氧化溶解量显著增加(光电流很大)，且可以在光电极表面顺利地还原成Ag-Pt合金。此外，活性金属层太薄时(如10nm以下)，难以在纳米结构化半导体层表面形成连续薄膜且因活性金属完全溶解所需时间太短，导致所形成的Ag-Pt合金尺寸太小太稀疏，催化性能偏低；当活性金属层太厚时，入射光难于穿透金属层而被半导体吸收，光生电子与空穴没有或数量极小，不利于光辅助的金属氧化和光辅助的Ag-Pt合金还原形成。

在活性金属层与半导体光吸收层之间引入的钝化层，可以有效抑制界面处光生载流子的复合，从而促进光生空穴氧化活性金属层，同时可促进Ag⁺和Pt²⁺在光电极表面还原。但其厚度不宜太大(如大于10nm)，否则会阻碍光生电子与空穴在光吸收层与光电极表面之间传输，从而抑制正面活性金属氧化和Ag-Pt合金的还原形成。需要指出，所用电解液必须为酸性，否则被氧化的正面活性金属不能溶解于电解液，从而会在活性金属表面形成一层氧化物保护层，进而使得后续的正面活性金属氧化过程不能持续进行。

在实施方式中，光电极与在其表面的Pt基纳米合金催化剂的制备是可连贯的动作。

接下来结合图来描述本申请的实施方式

实施例一

一种在光电极表面光辅助修饰Pt基(纳米)合金的制备方法，如图1所示，图中11为平面硅基底，12为背导电层，13为钝化层，14为活性金属层，15为从背导电层引出的导线，16为绝缘保护层，17为Pt基纳米合金层；步骤I为在平面硅基底背面制作导电层，步骤II为在平面硅基底正面先后沉积钝化层和活性金属层，步骤III为在背导电层上引出外接导线，并用绝缘密封胶把半导体基片的背面与侧壁包裹起来，步骤IV为对所制得的光电极在酸性电解质下，以Pt电极为对电极，饱和Ag|AgCl电极为参比电极进行光照下的电化学处理。具体以p型单晶硅为基底对应的制备过程包括以下主要步骤：

1)化学清洗平面硅基底，并用稀HF浸泡去除氧化层；将清洗好的平面硅基底进行纳米结构化处理，以制得硅微纳米线阵列，如图2所示：Pt基纳米合金层修饰的硅微纳米线阵列21光电极的结构示意图；

2)在平面硅基底背面溅射一层200nm AlSiCu，随后在500℃氮气的氛围下退火处理10min，得到背导电层；

3)在平面硅基底正面先采用沉积技术生长一层2nm的TiO₂，后利用溅射技术生长一层40nm的金属Ti(钛)(活性金属层)；所得多层结构的扫描电子显微镜图如图3所示；

4)在平面硅基底的背导电层上用导电粘合剂引出外接导线，并用绝缘橡胶将平面硅基底的背导电层、侧壁和外接导电进行包裹密封，只漏出正面沉积有Ti层的区域；

5)将密封好的光电极放入三电极***中(主要条件包括：Ag|AgCl参比电极、Pt网对电极和制备好的光电极各一个，将其放入含有0.5M H₂SO₄电解液的电解池中并采用模拟的AM 1.5G太阳光照射光电极)，利用电化学工作站对光电极进行重复多次的线性电势扫描(+0.5V vs.RHE至-2.5V vs.RHE)，所得电流密度—电势曲线如图5所示，最终得到了表面修饰上Ag-Pt纳米合金的平面硅光电极(如图4所示)。

无光照时，光电极在-1.0V vs.RHE时的暗电流密度只有0.01mA/cm²；引入模拟太阳光照射后并进行连续线性电势扫描，观测到饱和光电流密度随着电势扫描次数的增加而逐渐增加，从第1次电势扫描时的16.1mA/cm²逐渐增加到第7次扫描的29.3mA/cm²，之后稳定在29.5mA/cm²左右。同时，开启电势也从第1次扫描的-0.21vs.RHE逐渐往阳极方向移动到第7次扫描的+0.20vs.RHE，之后稳定于这个值。电化学测试之前，平面硅基底无Ag-Pt合金，在进行了7次以上的光照下的线性电势扫描后，Ag-Pt纳米合金均匀地分布在平面硅表面，尺寸分布范围为10～40nm。可见，采用本申请实施方式的方案，可以在平面光电极表面光辅助修饰上Pt基合金催化剂(参见图1a)，修饰后所得光电极的光电化学性能可得到显著提高。在一实施方式中，制作后可去掉绝缘保护层16。

获得的光电极如图1a所示，选用p型单晶硅基底作为平面硅基底，

平面硅基底11的一侧配置有背导电层12，背导电层连接导线15，

平面硅基底11的与背导电层12相对侧上配置有硅微纳米线阵列层17及活性金属层14。较佳的，该光电极的外侧用绝缘层16包裹，仅漏出活性金属层14。在活性金属层14漏出的表面沉积硅微纳米线阵列层17。

实施例二

与实施例一相比，区别在于先将平面硅基底加工为硅微纳米线阵列结构，再进行后续的光辅助修饰Pt基合金。主要制备过程包括如下步骤。

1)对平面硅基底进行化学清洗之后，在平面硅基底正面通过聚苯乙烯(PS)球的自组装及反应离子刻蚀工艺减小PS球尺寸得到PS球胶体掩膜版；

2)在含有PS球掩膜版的平面硅基底上利用电子束蒸镀5/40纳米的钛/金双金属层，随后将其依次放入四氢呋喃和三氯甲烷中分别超声10分钟去除PS球胶体掩膜版；

3)在HF和H₂O₂的混合水溶液中腐蚀100分钟，制备出有序硅微纳米线阵列，随后用王水去除残留的钛/金，即可获得硅微纳米线阵列，其形貌如图6所示；

4)在硅微纳米线阵列背面制作背导电层(具体方法与参数同实施例一)；

3)在硅微纳米线阵列正面先后沉积TiO₂和Ti层(具体方法与参数同实施例一)；

4)在硅微纳米线阵列的背导电层上引出外接导线，并用硅绝缘橡胶将平面硅基底的背导电层、侧壁和外接导线进行包裹密封，只漏出正面沉积有Ti层的区域；

5)将密封好的光电极放入三电极测试体系中利用电化学工作站进行重复多次的线性电势扫描测试(具体条件同实施例一)，测试所得电流密度—电势曲线如图8所示，最终得到了表面修饰上Ag-Pt纳米合金的硅微纳米线阵列光电极(单根纳米线的微观形貌如图7所示)。

无光照时，光电极的暗电流密度只有0.02mA/cm²；引入模拟太阳光照射并进行连续扫描，观测到饱和光电流密度从第1次电势线性扫描的22.0mA/cm²逐渐增加到第8次扫描的33.3mA/cm²。同时，开启电势也从第1次扫描的-0.10vs.RHE逐渐移动到第8次扫描的+0.23vs.RHE。对光电极进行不同次数的线性电势扫描后的微观形貌进行分析得到，进行7次线性电势扫描后，Ag-Pt纳米合金已在硅纳米线表面形成并稳定，同时之前沉积的Ti层完全消失。进一步地对表面修饰上Ag-Pt纳米合金的硅微纳米线阵列光电极进行稳定性测试(条件为：在0.5M H₂SO₄电解质中以模拟太阳光照下，施加-0.8V vs.RHE电势观测电流密度与测试时间关系)，所得结果为图9所示。Ag-Pt纳米合金修饰的硅纳米线光电极在连续三阶段测试(每次测试8～10小时)的情况下，光电流密度的衰减可忽略不计，表明通过光辅助修饰铂基纳米合金的方法可以制备出优异催化活性的光电极，且具备卓越长期工作的稳定性。

对所得光电极在模拟太阳光照下进行光电化学性能测试表明，Ag-Pt纳米合金修饰后的平面硅光电极的饱和光电流可得到显著增加(超过2mA/cm²)，同时开启电势得到大幅降低(大于0.42V)；Ag-Pt纳米合金修饰后的硅微纳米线阵列光电极的饱和光电流达到33.3mA/cm²，光电流达到10mA/cm²所需过电势低至0V vs.RHE，光电流在28小时的测试期间无明显下降。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡如本申请精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种光电极，选用p型单晶硅基底作为平面硅基底，其特征在于，

所述平面硅基底的一侧配置有背导电层，所述背导电层的远离所述平面硅基底侧上连接导线，

所述平面硅基底的与所述背导电层相对侧上配置有硅微纳米线阵列层及活性金属层。

2.如权利要求1所述的光电极，其特征在于，

所述背导电层的厚度介于100～5000nm。

3.如权利要求1所述的光电极，其特征在于，

所述活性金属层为包括：

金属钛、锆、铝、锌、铁或铜中的一种的厚度介于10～80nm的活性金属层。

4.如权利要求1所述的光电极，其特征在于，

还包括：钝化层，

所述钝化层配置于所述平面硅基底的与所述背导电层相对侧上或硅微纳米线阵列层。

5.如权利要求4所述的光电极，其特征在于，

所述钝化层的厚度介于1～5nm。

6.如权利要求1所述的光电极，其特征在于，还包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖所述背导电层及部分平面硅基底，以仅漏出活性金属层的区域。

7.如权利要求1所述的光电极，其特征在于，还包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖所述光电极，以仅漏出活性金属层的与所述背导电层相对侧的表面。

8.如权利要求6或7所述的光电极，其特征在于，

在所述背导电层上用粘合剂固定导线，所述绝缘层用以绝缘密封所述背导电层、粘合剂和导线。

9.如权利要求1所述的光电极，其特征在于，

所述p型单晶硅基底为光吸收层，所述光吸收层的厚度介于1～1000μm。

10.一种Pt基纳米合金催化剂，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的光电极。