TiO-,2-電極上可控沉積異質(zhì)結(jié)及光電轉(zhuǎn)化性能研究.pdf

1、在利用半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)光催化和光電轉(zhuǎn)化等過(guò)程的探索中發(fā)現(xiàn)，降低光生載流子的復(fù)合率和提高太陽(yáng)能的利用率是兩個(gè)關(guān)鍵因素。研究者采用了多種手段和方法以解決這兩個(gè)瓶頸因素。 本文采用電沉積技術(shù)以ITO/TiO<,2>薄膜為基底進(jìn)行可控沉積CdS納米薄膜。通過(guò)EDS、XRD、N<,2>吸附-脫附，SPS、SEM、熒光光譜、光電測(cè)試系統(tǒng)和交流阻抗譜等方法對(duì)樣品性能進(jìn)行測(cè)試和表征。探討了體系pH值、沉積時(shí)間、沉積電位等條件對(duì)電沉積TiO<,2>

2、-CdS異質(zhì)結(jié)的調(diào)控，并研究了TiO<,2>-CdS異質(zhì)結(jié)的光電性能以及光催化性能。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用水熱合成法與溶膠-凝膠法制備的TiO<,2>溶膠粒子混合溶液，經(jīng)過(guò)浸漬提拉法制備的ITO/TiO<,2>薄膜具有堆積的孔道結(jié)構(gòu)，孔徑分布在3.8 nm到4.7 nm之間。以ITO/TiO<,2>薄膜為基底，采用0.1 mol/L CdCl<,2>為Cd的沉積源，0.01 mol/L Na<,2>S<,2>O<,3>為S的沉積源

3、，當(dāng)電解液PH值為1.5，在-1.0V下沉積時(shí)可以得到Cd/S的原子比接近1:1的CdS薄膜，單個(gè)CdS粒子的粒徑為13 nm左右。沉積得到的CdS晶體具有六方為主并混有立方相的晶體結(jié)構(gòu)，并且在(002)晶面沿著基底的c-軸擇優(yōu)取向生長(zhǎng)。沒(méi)有經(jīng)過(guò)溫度處理，結(jié)晶度依然很高。 SEM、SPS等結(jié)果表明CdS首先沉積在三層TiO<,2>堆積形成的孔道中，當(dāng)孔道被填滿之后，CdS在薄膜表面繼續(xù)沉積，并以TiO<,2>粒子為生長(zhǎng)點(diǎn)。沉積在

4、孔道中的CdS與TiO<,2>形成了異質(zhì)結(jié)。 通過(guò)熒光光譜和光電流作用譜結(jié)果表明在TiO<,2>薄膜電極上采用電化學(xué)沉積法沉積CdS之后，CdS的熒光信號(hào)減弱，從而提高了TiO<,2>薄膜電極的光電性能，起到了敏化的作用。通過(guò)改變沉積時(shí)間和沉積電位等電沉積條件，可以改變CdS薄膜的沉積量以及組成的變化和CdS粒徑的大小。 光電催化數(shù)據(jù)表明外加靜電電場(chǎng)起到了分離光生載流子的作用，電位越高，光生載流子分離效果越好，催化效果也