[發明專利]一種硒/硫化鎘疊層結構包敷二氧化鈦納米片薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201711056273.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107857483B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 申倩倩;薛晉波;朱留東;胡蘭青;賈虎生
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C03C17/00
• 分類號: C03C17/00;C01G23/053;C01G11/02;C01B19/02;C25D9/04
• 代理公司: 14101 太原市科瑞達專利代理有限公司
• 代理人: 江淑蘭

本發明涉及一種硒/硫化鎘疊層結構包敷二氧化鈦納米片薄膜的制備方法，是根據半導體耦合的獨特結構，采用水熱合成法在導電玻璃上制備二氧化鈦納米片陣列薄膜，采用電化學法制備硒/硫化鎘疊層式結構包敷二氧化鈦納米片薄膜，產物為棕紅色膜狀，薄膜由硒/硫化鎘疊層式結構包敷二氧化鈦納米片組成，納米片均勻致密，排布整齊，片厚≤500 nm，片長≤3μm，硒化鎘顆粒呈納米球狀，顆粒直徑≤40 nm、硫化鎘顆粒直徑≤150 nm，此制備方法工藝先進，數據精確翔實，是先進的硒/硫化鎘疊層結構包敷二氧化鈦納米片薄膜的制備方法。

技術領域

本發明涉及一種硒/硫化鎘疊層式結構包敷二氧化鈦納米片薄膜的制備方法，屬無機功能材料制備及應用的技術領域。

背景技術

資源和環境問題日益嚴重，太陽能是最清潔的替代能源，半導體材料可將太陽能轉換為電能和化學能；二氧化鈦化學性能穩定、資源豐富、無毒，被廣泛應用于太陽能電池、光催化等領域；二氧化鈦的禁帶寬度為Eg＝3.2eV，只能吸收太陽光5％的紫外光部分，因而限制了二氧化鈦在可見光方面的實際應用；二氧化鈦中光生電子和空穴的快速復合還會導致光催化效率降低；為了提高二氧化鈦對可見光的吸收，拓寬光譜響應范圍，需要對二氧化鈦做改性，一是拓寬光譜吸收范圍，二是抑制光生電子和空穴的復合，利用窄帶半導體敏化二氧化鈦可以滿足這兩方面的需求；半導體復合后，吸收光譜發生紅移，提高了半導體對可見光的光響應；又由于硒化鎘、硫化鎘的導帶位置都比二氧化鈦的導帶位置小，從而提高了電子與空穴的傳輸效率，有利于電子與空穴的分離；銳鈦礦二氧化鈦的(001)、(100)和(101) 三個晶面能分別是0.90J·m^-2、0.53J·m^-2、0.44J·m^-2，(001)晶面由于其高的表面能，在對反應物的吸附和分解方面有更高的活性；具有二維結構的二氧化鈦納米片暴露較多的(001)晶面，在光催化領域具有獨特的優勢。

硒化鎘禁帶寬度為1.7eV，電子空穴遷移率大，壽命長，光響應范圍寬廣，其導帶位置比二氧化鈦的導帶更小，選用硒化鎘與二氧化鈦耦合不僅可以將其吸收光譜拓寬至可見光區，還能提高電子空穴的傳輸效率，實現較高的光電轉換效率；硫化鎘禁帶寬度為2.4eV，由于單純的硒化鎘包覆二氧化鈦納米薄膜存在光腐蝕、光電流衰減的現象，在硒化鎘納米層之間加入硫化鎘納米層，經過熱處理生成光響應范圍可調的硒/硫化鎘疊層式結構包敷二氧化鈦納米片薄膜，不僅可拓寬吸收光譜，提高電子空穴的傳輸效率，實現較高的光電轉換效率，而且還能減少光腐蝕現象，此項技術還在科學研究中。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對背景技術的狀況，以鹽酸、鈦酸四丁酯、氟鈦酸銨、尿素為原料，采用水熱合成法在導電玻璃上制備二氧化鈦納米片，采用酒石酸鈉、氧化硒、硫酸鎘、硫代硫酸鈉、硫酸做原料，用電化學沉積法制成硒/硫化鎘疊層式結構包敷二氧化鈦納米片薄膜，以提高二氧化鈦對可見光的吸收及其光生電荷的分離和傳輸效率，并減少光腐蝕。

技術方案

本發明使用的化學物質為：鈦酸四丁酯、鹽酸、氟鈦酸銨、尿素、酒石酸鈉、氧化硒、硫酸鎘、硫代硫酸鈉、硫酸、丙酮、無水乙醇、去離子水、鉑片、導電玻璃、氯化銀；其組合準備用量如下：以克、毫升、毫米為計量單位

制備方法如下：

(1)預處理導電玻璃、鉑片、氯化銀片

①清洗導電玻璃

將導電玻璃置于燒杯中，加入丙酮100mL，浸泡清洗15min，清洗后晾干；

將晾干的導電玻璃置于另一燒杯中，加入無水乙醇100mL，浸泡清洗15min，清洗后晾干；

將晾干的導電玻璃置于另一燒杯中，加入去離子水100mL，浸泡清洗15min，清洗后晾干；