[發(fā)明專利]含中間能帶的半導(dǎo)體的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710671195.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN109382091B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫永福;梁倞;謝毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/30
• 分類號(hào): B01J23/30;B01J35/02;B01J37/08;B01J37/10;C01B13/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張雪嬌;趙青朵

本發(fā)明提供了一種含中間能帶的半導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：將半導(dǎo)體超薄片或納米半導(dǎo)體材料在還原氣氛中進(jìn)行煅燒，得到含中間能帶的半導(dǎo)體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將半導(dǎo)體超薄片或納米半導(dǎo)體材料在還原氣氛中煅燒，從而在半導(dǎo)體超薄片或納米半導(dǎo)體材料的帶隙中引入中間能帶，使得電子不但能從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)電子也能從價(jià)帶激發(fā)到中間能帶以及從中間能帶激發(fā)到導(dǎo)帶，在這三種激發(fā)過程能隙范圍內(nèi)的光子都能被該材料吸收，從而太陽(yáng)光譜中的紅外部分也能很好的用來(lái)進(jìn)行CO₂的還原，進(jìn)而更好的利用太陽(yáng)光譜并減少了能量損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二維半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含中間能帶的半導(dǎo)體的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

化石燃料作為主要能源的在工業(yè)生產(chǎn)和人類活動(dòng)中需求量日益增多，但是化石能源有限，正面臨枯竭。同時(shí)，化石燃料的燃燒排放大量的CO₂，導(dǎo)致全球環(huán)境惡化問題日益嚴(yán)重。理論上，太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的能源，利用太陽(yáng)光還原CO₂制備碳?xì)淙剂希枪J(rèn)解決全球變暖和能源危機(jī)很有前途的方法。

盡管已有很多文獻(xiàn)報(bào)道了可見光CO₂還原催化劑，而太陽(yáng)光譜中的紅外部分雖然占太陽(yáng)輻射總能量50％，但因其波長(zhǎng)范圍，理論上不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO₂的還原和H₂O的氧化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種可高效利用太陽(yáng)光譜的含中間能帶的半導(dǎo)體的制備方法及應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種含中間能帶的半導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：

將半導(dǎo)體超薄片或納米半導(dǎo)體材料在還原氣氛中進(jìn)行煅燒，得到含中間能帶的半導(dǎo)體。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體超薄片為三氧化鎢超薄片；所述納米半導(dǎo)體材料為納米花三氧化鎢。

優(yōu)選的，所述三氧化鎢超薄片或納米花三氧化鎢按照以下方法制備：

S)將草酸與無(wú)機(jī)鎢鹽混合進(jìn)行水熱反應(yīng)或溶劑熱反應(yīng)，得到三氧化鎢超薄片或納米花三氧化鎢。

優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)鎢鹽為六氯化鎢；所述溶劑熱反應(yīng)的溶劑為乙醇。

優(yōu)選的，所述草酸與無(wú)機(jī)鎢鹽的質(zhì)量比為(1.5～2.5)：(0.1～0.3)。

優(yōu)選的，所述步驟S)具體為：

將草酸、無(wú)機(jī)鎢鹽與水或溶劑混合，攪拌20～40min，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)或溶劑熱反應(yīng)，得到三氧化鎢超薄片或納米花三氧化鎢。

優(yōu)選的，所述還原氣氛為氫氣與惰性氣體的混合氣氛；所述混合氣氛中氫氣的體積分?jǐn)?shù)為10％～40％。

優(yōu)選的，所述煅燒的溫度為300℃～400℃；所述煅燒的時(shí)間為1～3h。

本發(fā)明還提供了上述方法制備的含中間能帶的半導(dǎo)體作為光催化劑的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供了上述方法制備的含中間能帶的半導(dǎo)體作為光催化劑在紅外光輻照的條件下催化二氧化碳還原。

本發(fā)明提供了一種含中間能帶的半導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：將半導(dǎo)體超薄片或納米半導(dǎo)體材料在還原氣氛中進(jìn)行煅燒，得到含中間能帶的半導(dǎo)體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將半導(dǎo)體超薄片或納米半導(dǎo)體材料在還原氣氛中煅燒，從而在半導(dǎo)體超薄片或納米半導(dǎo)體材料的帶隙中引入中間能帶，使得電子不但能從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)電子也能從價(jià)帶激發(fā)到中間能帶以及從中間能帶激發(fā)到導(dǎo)帶，在這三種激發(fā)過程能隙范圍內(nèi)的光子都能被該材料吸收，從而太陽(yáng)光譜中的紅外部分也能很好的用來(lái)進(jìn)行CO₂的還原，進(jìn)而更好的利用太陽(yáng)光譜并減少了能量損失。

附圖說(shuō)明