[發明專利]一種具有光學特性和整流效應的復合多層薄膜材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811162642.6
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109023284B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張雅麗;謝致薇;楊元政;陶平均;許佳雄;何玉定
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明屬于光催化材料技術領域，尤其涉及一種具有光學特性和整流效應的復合多層薄膜材料及其制備方法。本發明提供了一種復合多層薄膜材料，包括交替設置的CuCrO₂薄膜和CuO薄膜；交替設置的一層所述CuCrO₂薄膜和一層所述CuO薄膜為一周期，所述交替設置的周期為6～14；所述CuCrO₂薄膜和所述CuO薄膜的厚度比為1：2。結果表明，本發明復合多層薄膜具有光學特性和整流效應，光吸收性能強，能夠有效促進光生載流子的分離與遷移，提高光解水制氫反應時的效率，在太陽能利用和環境保護方面具有很大的應用前景。本發明還提供了一種復合多層薄膜材料的制備方法，該制備方法操作簡單，成本低。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，尤其涉及一種具有光學特性和整流效應的復合多層薄膜材料及其制備方法和應用。

背景技術

為實現能源的可持續發展，在眾多能源中，可再生能源-太陽能光解水制氫已經成為焦點，自從Honda-Fujishima在20世紀70年代發現N型半導體TiO能夠促使太陽光分解水以后，半導體材料在光催化分解水方面引起極大研究熱潮。目前，通過兩種半導體材料的復合結構形成PN結，可以有利于光生載流子的分離，但光吸收性能的改善相對不太明顯；多層結構的光催化材料能大大拓寬對太陽光的吸收范圍，卻無法同時兼顧對光生載流子的有效分離。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種具有光學特性和整流效應的復合多層薄膜材料及其制備方法和應用，用于解決現有光催化材料不能既提高光吸收性能，又提高光生載流子分離的問題。

本發明的具體技術方案如下：

一種具有光學特性和整流效應的復合多層薄膜材料，包括交替設置的CuCrO₂薄膜和CuO薄膜；

交替設置的一層所述CuCrO₂薄膜和一層所述CuO薄膜為一周期，所述交替設置的周期為6～14；

所述CuCrO₂薄膜和所述CuO薄膜的厚度比為1：2。

優選的，每層所述CuCrO₂薄膜的厚度為4.8nm～22.2nm；

每層所述CuO薄膜的厚度為4.8nm～22.2nm。

更優選的，每層CuCrO₂薄膜的厚度為6.7nm，每層CuO薄膜的厚度為13.3nm。

本發明中，復合多層薄膜材料的厚度為160nm～280nm，優選為180nm～240nm，更優選為200nm。

優選的，所述交替沉積的周期為6或10。

更優選的，交替沉積的周期為10。

本發明還提供了一種具有光學特性和整流效應的復合多層薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：

采用磁控濺射法在襯底的表面交替沉積CuCrO₂薄膜和CuO薄膜，得到具有光學特性和整流效應的復合多層薄膜材料；

其中，交替沉積在所述襯底表面的一層所述CuCrO₂薄膜和一層所述CuO薄膜為一周期，所述交替沉積的周期為6～14；

所述CuCrO₂薄膜和所述CuO薄膜的厚度比為1：2。

優選的，所述襯底為導電玻璃或石英玻璃。襯底優選為導電玻璃，導電玻璃優選為在鈉鈣玻璃表面鍍了一層摻F的SnO₂的FTO玻璃。

優選的，所述襯底與所述CuCrO₂薄膜接觸設置。