SnS-TiO2(Nb2O5)納米復(fù)合材料制備及光電性能研究.pdf

1、TiO2作為一種重要的無機半導(dǎo)體功能材料，具有無毒、化學穩(wěn)定性良好、成本低、光催化活性高等優(yōu)勢，在光催化分解水制氫方面有著相當大的應(yīng)用潛力。納米管陣列結(jié)構(gòu)相對于其他形態(tài)的TiO2納米材料，有著高度有序的陣列結(jié)構(gòu)、更大的比表面積、高效的電子傳輸?shù)葍?yōu)勢，引起了人們廣泛的重視。Nb2O5也是一種重要的半導(dǎo)體功能材料，與TiO2相比有著更負的導(dǎo)帶邊，有望獲得更高的開路電壓和光電轉(zhuǎn)化效率。但是TiO2/Nb2O5均屬于寬禁帶半導(dǎo)體，僅能吸收太陽能

2、光中的紫外光部分，而紫外光僅占太陽光的5％，如何能拓寬兩者對太陽光的吸收范圍，進一步提高其的光催化能力。依據(jù)與窄禁帶半導(dǎo)體復(fù)合可以有效的拓寬寬禁帶半導(dǎo)體的光響應(yīng)范圍，我們選擇SnS作為窄禁帶半導(dǎo)體復(fù)合材料與TiO2納米管和Nb2O5納米棒進行復(fù)合。
　　 SnS作為一種重要的p型半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為1.32eV，對可見光有較強的吸收能力，是一種很重要的光吸收材料。在本文中，采用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法制備出SnS/TiO2納米管復(fù)

3、合材料，并對復(fù)合結(jié)構(gòu)進行了表面光電壓譜、Ⅰ-Ⅴ曲線等測試，并且發(fā)現(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)較單純的TiO2納米管陣列光吸收范圍得到了提高，光電轉(zhuǎn)化效率達到了0.75％，并且還進一步分析了SnS/TiO2異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中的電荷轉(zhuǎn)移機制。通過對循環(huán)次數(shù)的控制，得到不同循環(huán)次數(shù)下SnS與TiO2納米管陣列的復(fù)合結(jié)構(gòu)，并討論了循環(huán)次數(shù)對SnS/TiO2異質(zhì)結(jié)復(fù)合結(jié)構(gòu)形貌和光電性能的影響，結(jié)果顯示循環(huán)次數(shù)為10次時，光電轉(zhuǎn)化效率為最高的。
　　 在制備SnS

4、/Nb2O5納米棒復(fù)合材料之前，首先將不同形貌Nb2O5納米粉體材料在正、負電場作用下的光伏響應(yīng)情況進行了分析，發(fā)現(xiàn)類片狀Nb2O5納米粉體材料有著較高的表面光電壓響應(yīng)強度，究其原因應(yīng)該得益于其有利的電子傳輸。除了對其粉體材料的研究外，利用操作簡便地水熱法成功地制備出Nb2O5納米棒狀結(jié)構(gòu)，同樣是由于其較寬的禁帶寬度(Eg=3.4eV)，我們采取了連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法制備得到了SnS/Nb2O5納米棒復(fù)合陣列材料，以拓寬其的光響應(yīng)范圍，