【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于单原子(single atom，sa)–碳骨架的高稳定光电探测器的制备方法及应用，属于纳米材料和光电化学。
技术介绍
1、电探测器被广泛应用于光通信、医疗健康、安防监控、工业自动化等领域。其中，光通信行业是最大的应用领域之一，随着5g网络和数据中心建设的推进，光电探测器在光通信领域的市场需求持续增长，尤其是对高速、高灵敏度和低噪声的高稳定光电探测器需求。然而，目前研发的光电探测器在高电解质浓度、高入射光功率、高外电压等苛刻工况条件下普遍面临光电效率下降甚至失效的情况，因此开发能够耐高电解质浓度、高入射光功率、高外电压等极端条件的高稳定光电探测器，能够极大地推进光电探测器在苛刻工况条件下的实际应用。
2、单原子催化剂具有原子级分散的活性位点，因此相较于传统催化剂具有更高的原子利用率、催化活性、选择性和稳定性，在多相催化领域中引起广泛的关注。近年来，研究人员开发了一系列单原子负载活性电极，如单原子fe(cn114657593a)、sn(cn115835742a)、au(cn117448746a)以及其他金属原子(cn117286532a和cn117107292a)，证明了单原子掺杂的光电活性材料能显著提高光电探测器的光电转换效率。另外，cn112420861a证明了，二维材料异质结结构在二维材料内部形成稳定的共价键异质结结构，解决了材料的稳定性不佳的问题，同时，层内异质结的构成也使得器件制备更加灵活，可以构建层内-层间异质结复合结构，使得器件性质控制更加多样化。由于单原子和碳之间的共价键结合能一般要
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器的制备方法及应用，单原子–碳骨架通过在真空或氮气/氩气气氛中，350–1500℃下，烧结1–12h制备得到，光电探测器的工作电极通过滴涂、旋涂或电沉积的方法制备得到。以单原子负载的碳骨架作为工作电极，碳骨架和单原子之间原位形成具有高结合能的c–sa键，构筑的光电探测器具有高稳定性，在高入射光功率、高电解质浓度和高外电压等极端条件下均表面出优异的光电性能。
2、其中，碳骨架包括碳纳米纤维、醋酸纤维素、尼龙、聚乳酸、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯–六氟丙烯共聚物、聚己内酯、聚丙交酯–乙交酯共聚物、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚(n–异丙基丙烯酰胺)、聚乙烯亚胺、胶原蛋白、壳聚糖、丝素的聚合物溶液或纳米纤维中的一种或两种。
3、单原子包括se、te、si、b、bi、pt、au、ag、fe、ir、sn、ge、sb、ga、sc、mo、as、ru、rh、pd中的一种或两种，质量分数为碳骨架的0.5–10wt％。
4、高稳定光电探测器的测试条件中，光照条件为避光、自然光、300–1100nm的模拟太阳光、380nm、420nm、450nm、475nm、520nm、600nm、700nm、808nm和740nm激光中的一种。
5、高稳定光电探测器的极端测试条件中，入射光功率范围为500–1000mw cm–2，约为5–10个太阳光能量；电解质浓度范围为0.5–2.0m；外电压范围为0.8–2.0v。
6、综上所述，本专利技术中的基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器相对现有技术具有以下优势：
7、1.本专利技术采用碳基聚合物骨架或纳米纤维锚定的方式，将目标元素引入聚合物骨架或纳米纤维中，烧结后得到单原子–碳骨架，原位形成高稳定性的c–sa键，制备过程简单，单原子含量可控。
8、2.本专利技术创新地通过引入高结合能的c–sa键，构筑在苛刻工况条件下具有高稳定性的光电探测器：本专利技术制备的单原子–碳骨架结构中，c–sa键的结合能高于单原子之间的共价键(如se-se和te-te)结合能，因此本专利技术制备的光电探测器在高入射光功率、高电解质浓度和高外电压等极端条件下仍表现出优异的光电性能。
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1.一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：以单原子负载的碳骨架作为工作电极，碳骨架和单原子之间原位形成C–SA键。
2.如权利要求1所述一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：所述单原子–碳骨架通过在真空或氮气/氩气气氛中烧结制备得到，光电探测器的工作电极通过滴涂、旋涂或电沉积的方法制备得到。
3.如权利要求1所述一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：所述碳骨架包括碳纳米纤维、醋酸纤维素、尼龙、聚乳酸、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯–六氟丙烯共聚物、聚己内酯、聚丙交酯–乙交酯共聚物、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚(N–异丙基丙烯酰胺)、聚乙烯亚胺、胶原蛋白、壳聚糖、丝素的聚合物溶液或纳米纤维中的一种或两种。
4.如权利要求1所述一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：所述单原子包括Se、Te、Si、B、Bi、Pt、Au、Ag、Fe、Ir、Sn、Ge、Sb、Ga、Sc、Mo、As、Ru、Rh、Pd中的一种或
5.一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
6.如权利要求1-4任一所述高稳定光电探测器在高性能极端探测条件下的应用，所述高性能极端探测条件为高入射光功率范围为500–1000mW cm–2，为5–10个太阳光能量。
7.如权利要求1-4任一所述高稳定光电探测器在高性能极端探测条件下的应用，所述高性能极端探测条件为高电解质浓度范围为0.5–2.0M。
8.如权利要求1-4任一所述高稳定光电探测器在高性能极端探测条件下的应用，所述高性能极端探测条件为高外电压范围为0.8–2.0V。
9.如权利要求1-4任一所述高稳定光电探测器在高性能极端探测条件下的应用，所述高性能极端探测条件为光照条件为避光、自然光、300–1100nm的模拟太阳光、380nm、420nm、450nm、475nm、520nm、600nm、700nm、808nm和940nm激光中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：以单原子负载的碳骨架作为工作电极，碳骨架和单原子之间原位形成c–sa键。
2.如权利要求1所述一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：所述单原子–碳骨架通过在真空或氮气/氩气气氛中烧结制备得到，光电探测器的工作电极通过滴涂、旋涂或电沉积的方法制备得到。
3.如权利要求1所述一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：所述碳骨架包括碳纳米纤维、醋酸纤维素、尼龙、聚乳酸、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯–六氟丙烯共聚物、聚己内酯、聚丙交酯–乙交酯共聚物、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚(n–异丙基丙烯酰胺)、聚乙烯亚胺、胶原蛋白、壳聚糖、丝素的聚合物溶液或纳米纤维中的一种或两种。
4.如权利要求1所述一种基于单原子–碳骨架的高稳定光电探测器，其特征在于：所述单原子包括se、te、si、b、bi、pt、au、ag、fe、ir、sn、ge、sb、ga、s...
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