纳米zno多孔薄膜的湿化学法制备研究

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1、中文摘要ZnO是n一型宽禁带半导体材料，由于其具有高的光吸收和良好的电子输运性能，近年来被用作纳米晶太阳能电池的光阳极材料。这种电极要求薄膜具有多孔结构和较大的表面积，因此选择合适的Zn0薄膜制备方法是制备高性能纳米晶多孔膜的关键。课题采用无机盐络合溶胶凝胶法、电化学沉积法以及PEG辅助的溶胶凝胶法制备了多孔ZnO薄膜。研究了制备过程对薄膜显微结构和性能的影响，并对多孔的形成机理进行了初步探索。采用无机盐络合溶胶凝胶法制备研究表明：柠檬酸与zn2+可形成稳定的络合羧酸盐，制得的ZnO薄膜呈多孔状，孔径分布主要在2．02～4．97nm范围。薄膜的BET比表面积是27．6m2／g。

2、在可见光范围内光透射率超过90％，光学带隙宽度为3．25eV。SDS参与的电沉积研究得出，Zn”浓度为0．02M，SDS含量为5wt％，沉积电压为．1．Ov时得到的ZnO薄膜表面由层状晶组成，且相互搭结形成多孔状。SD$吸附在电极表面与带正电的zn”形成表面活性剂一无机聚集体导致薄膜多孔的形成。在可见光范围内，薄膜的光透过率在75％以上，光学带隙宽度为3．6eV。在CTAB参与的电沉积中，由1wt％CTAB的0．02MZn(N03)2电解液，沉积电压一1．Ov时得到的薄膜为卷曲的薄片状Zn0组成，表面呈多孔结构。多孔形貌与c，ItAB在电极表面的吸附作用相关。在可见光范围内，薄

3、膜的光透过率随波长的减少而降低，且沉积电压越大，光透射率越小。由PEG辅助的溶胶凝胶法制各的Zn0薄膜呈多孔状，溶胶粒子与PEG形成PEG．O．Zn结合体。溶胶70℃水浴处理有利于大孔结构的形成，孔径在200-400nm，大孔的形成是体系分相形成的。未水浴处理的溶胶薄膜也呈多孔结构，孔径大约在40—100nm，此时PEG起到了连接颗粒和包裹颗粒的作用。关键词：多孔ZnO薄膜无机盐络合溶胶凝胶法电沉积表面活性刘辅助ABSTRACTZnOisn-typewideband—gapsemiconductormaterials．Becauseofitshighabsorptionforl

4、ightandgoodelectrontransportation，ZnOisusedasphoto-electrodesofnanocrystallinesolarcellwhichshouldhaveporousstmctI=treandlargersurfacearea+Thekeythatsynthesizesgoodproperty,nanocrstallineandporousZnOfilmsisthepreparingmethod．PorousZnOfilmsweresynthesizedrespectivelybyusinginorganicchelatings

5、ol·gelmethod，electrochemicaldepositionandPEG—assistedsol-gelmethod．TheeffectsofprocessingconditionsonthemicrostructureandpropertiesoftheZnOfilmswerestudiedandtheporeformingmechanismofeachmethodwasdiscussedfundamentally．ThestablechelatecomplexofcitricacidandZn2+wassynthesizedbyinorganicchelat

6、ingsol—gelmethod．ThesurfaceofZnOfilmswas]30rousandtheporedistributionwasmainlyintherangeof2．02～4．97nm．ThesurfaceareaoftheZnOfilmWas27．6m2／g．ThetransmittanceWasabove90％invisibleregionandthebandgapwas3．25eV．TheZnOfilmdepositedfrom0．02MaqueoussolutionofZn(N03)2·6H20mixedwith5wt％SDSwascomposedof

7、lamellarcrystallineandporousstructure，whichindicatedthattheanionicheadgroupsofSDScooperativelyinteractwithZn2+underOurdepositionconditionontheelectrode．Thetransmittancewasabove75％invisibleregionandthebandgapwas3．6eV．TheZnOfilmdepositedfromO．02Maque