纳米半导体复合膜的原位电化学制备和光电化学性能优化

摘要

近年来，纳米半导体薄膜材料受到了广泛关注，已经被大量应用于光电化学太阳能电池、光电化学分解水制氢、光电化学传感、光学器件、光催化剂等众多领域。本学位论文中，我们用原位电化学法优化制备了Bi2O3/Bi2S3复合薄膜和Cd(OH)2/CdS复合薄膜，并研究了这些复合半导体薄膜的光电化学性能，主要内容如下:
　　(1)原位循环伏安(CV)法优化制备Bi2O3/Bi2S3复合钝化膜。研究了Bi电极在Na2SO3和Na2S的混合溶液中的电化学行为。在该混合溶液中，可见光照下原位CV连续扫描处理Bi电极，制备了Bi2O3/Bi2S3复合钝化膜。根据CV扫描过程中光电流随时间的变化，原位优化了复合钝化膜的光电化学性能，并与暗态下CV扫描制备得到的Bi2O3/Bi2S3复合钝化膜的光电化学性能进行了对比。结果表明，可见光照下CV制备的Bi2O3/Bi2S3复合钝化膜的光电化学性能更好:在-1 V～10 V电势范围内的阳极光电流密度更大;恒电流下光照和暗态交替时，电势响应更快，变化幅度更大，从-1.1 V迅速跳跃至9.8V。我们对这些新的光电化学行为进行了合理的讨论。
　　我们也用其它方法制备了Bi2O3/Bi2S3复合膜，如在铋基底上电沉积铋纳米粒子后CV处理、在导电玻璃上覆盖纳米铋后CV处理、方波脉冲等。结果表明，可见光照射下将光滑铋电极在Na2SO3和Na2S的混合溶液中原位CV法处理，不仅方法更简单，而且制备的Bi2O3/Bi2S3复合膜的光电化学性能更好。
　　(2)原位阳极极化优化制备Cd(OH)2/CdS复合膜。在NaOH和Na2S的混合溶液中，可见光照下原位阳极极化处理Cd电极，制备了Cd(OH)2/CdS复合膜，根据阳极光电流随时间的变化原位优化了复合膜的光电化学性能。研究了Cd电极在NaOH和Na2S的混合溶液中的电化学行为，以及极化电势、极化时间和极化时有无光照对Cd(OH)2/CdS复合膜光电性能的影响;在可见光照下极化时，能够缩短制备复合膜的极化时间。结果表明，用此方法能快速制备Cd(OH)2/CdS复合膜，且具有良好的光电化学性能。另外，我们也在可见光照下原位连续CV扫描制备了Cd(OH)2/CdS复合膜，研究了其光电化学性能。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 Bi2O3，Bi2S3和CdS的基本特性

1．2．1 Bi2O3的基本特性

1．2．2 Bi2S3的基本特性

1．2．3 CdS的基本特性

1．3 纳米半导体薄膜的应用

1．3．1 染料敏化太阳能电池

1．3．2 量子点敏化太阳能电池

1．3．3 光电化学传感器

1．3．4 气敏传感器

1．3．5 光催化

1．4 本文的构思与主要工作

第二章 原位循环伏安优化制备氧化铋／硫化铋复合半导体钝化膜及其光电化学性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和溶液配置

2．2．2 Bi2O3／Bi2S3复合半导体钝化膜的制备

2．2．3 表征方法

2．2．4 光电化学性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 Bi电极在Na2SO3和Na2S混合溶液中的电化学行为

2．3．2 Bi2O3／Bi2S3复合半导体钝化膜的表征

2．3．3 Bi2O3／Bi2S3复合半导体钝化膜的光电化学性能

2．4 不同方法制备的Bi2O3／Bi2S3复合半导体膜

2．4．1 在Bi电极上沉积铋纳米粒子后CV扫描

2．4．2 将Bi电极氧化还原后CV扫描

2．4．3 方波脉冲处理光滑铋电极

2．4．4 在导电玻璃上阴极分散铋纳米粒子后CV扫描

2．5 小结

第三章 原位阳极极化优化制备氢氧化镉／硫化镉复合半导体膜及其光电化学性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和溶液配制

3．2．2 Cd(OH)2／CdS复合半导体膜的制备

3．2．3 表征方法

3．2．4 光电化学性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 Cd电极在NaOH和Na2S混合溶液中的电化学行为

3．3．2 Cd(OH)2／CdS复合膜的表征

3．3．3 Cd(OH)2／CdS复合膜的光电化学性能

3．4 小结

结语

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢

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