CdS敏化TiO2纳米管的制备和性能研究

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1、2010年第31卷第3期CdS敏化Ti02纳米管的制备和性能研究程浩，隋小涛，赵修建(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室，武汉430070)摘要：采用联系离子层沉积法，在透明的TiOt纳米管阵列薄膜上沉积CdS，制备CAS敏化Ti02纳米管阵列薄膜光阳极材料。通过改变沉积液的溶刺和控制沉积次数，研究不同量的CdS对Tiq纳米管薄膜的光电性能的影响。结果表明，在以乙醇、甲醇／水为溶剂的条件下，循环沉积4次后制备的CAS／Ti02光阳极表现最好的光电转换效率。关键词：CdS纳米粒子；TiOz纳米管阵列；光阳极Fabrica

2、tionandPropertiesofCdSSensitizedTi02NanotubesCHENGHao，SUIXiao—tao，ZHAOXiu-jian(KeyLaboratoryforSilicateMaterialsScienceandEngineeringofMinistryofEducation，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：ThephotoelectrodeofCdSsensitizedtransparentTi02nanotubes

3、arrayfilmwasfabricatedbysuccessiveioniclayeradsorptionandreaction(SILAR)technique．Basedonthemodulationofdissolventandcycletimes，theevolutionofphotoelectricpropertieswasinvestigated．TheresultsshowedthattheperformanceoftheCdSsensitizedTi02nanotubesar—rayfilm，whichwasf

4、abricatedintheethanol，methanol／watersolvent，wasoptimalafter4cycledeposition．Keywords：CASnanoparticle；Ti02nanotubesarray；photoelectrode自1991年Gratzel发明染料敏化太阳能电池以来，有机染料敏化太阳能电池逐渐成为太阳能电池研究领域的一个热点研究方向[1]。然而，由于有机染料的不稳定性，见光易分解，以及有机染料的价格比较昂贵，影响了染料敏化太阳能电池的应用。和有机燃料相比，由于无机纳米半导体

5、材料更好的光化学稳定性和良好的光吸收能力，无机纳米粒子敏化太阳能电池的研究逐步引起了人们的广泛关注L2J。已有的研究表明，CdS、CdSe、PbS、InP、Bi2s3等纳米半导体材料均可用作无机敏化荆E3-8]。其中，CdS是一种带隙适中的半导体，其E。=2．42eV；在可见光区域具有良好的光学吸收性能，其导带能级比Ti02的高，有利于光生载流子的有效分离，同时CdS具有较大的消光系数和光化学稳定性，因此，CdS是一种很好的无机敏化剂。目前，制备CdS量子点敏化Ti02太阳能电池的方法主要是化学浴沉积法，虽然这种方法操作简单，

6、容易实现，但是其制备的光阳极材料的稳定性较差，量子点很容易溶解脱落。鉴于此，本实验采用连续离子层沉积法制备CdS敏化Ti02纳米管，这种方法操作简单，容易实现，而且还可以通过调节盐的浓度和沉积次数实现对沉积的CdS量子点的量的控制。1实验采用阳极氧化法在透明导电玻璃上制备Ti02纳米管阵列薄膜，制备方法按照参考文献[9]提供的方法。然后采用联系离子层沉积法将CdS纳米粒子沉积在已经制备好的Ti02纳米管阵列薄膜上，详细的沉积过程为：首先将制备好的Ti02纳米管阵列薄膜浸渍到以0．5MCd(N03)2的乙醇溶液中5min，使Cd

7、+离子充分吸附到Ti02纳米管阵列中，】建枋世界2010年第31卷第3期然后用去离子水冲洗，洗掉吸附不紧密的Cd21，然后在0．5MNa2S的水溶液中浸渍5min，使吸附的Cd2+与溶液中的S2一离子充分反应生成CdS，然后再用去离子水冲洗，使没有吸附紧密的CdS洗净，这就是联系离子层沉积法的一个循环，然后通过控制循环沉积的次数来控制沉积不同量的CdS。其沉积的过程如图1所示。O!／l⋯10L一(：rl(N(J、)!的乙醇U刍L-一N；I!s的甲陴／水L一甲璃基片1。l溶液中浸泡5n，il，li醉Il溶液浸泡5mi．}l酵图1

8、联系离子层沉积法制备CdS敏化Ti02纳米管阵列薄膜的流程以多硫的水溶液为电解质，以制备CdS敏化透明的Tio’纳米管阵列薄膜为光阳极，以镀有Pt的ITO为阴极，中间用厚度为60／xm的石蜡膜隔开，在石蜡膜中取0．25cm。2的小孔，将电解质注入其中，然后密封，这样就组装成了