發(fā)布時(shí)間：2022-01-04 08:23

　　采用連續(xù)離子層吸附法（SILAR）沉積Cd S制備type-II異質(zhì)結(jié)TiO₂/Cd S光陽極,用光電化學(xué)沉積法在TiO₂/Cd S表面沉積催化劑（Co-Pi）得到TiO₂/Cd S/Co-Pi水氧化光陽極。通過X射線衍射（XRD）儀、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線光電子能譜（XPS）儀等對(duì)樣品結(jié)構(gòu)及組成進(jìn)行分析,證明Cd S與Co-Pi已成功負(fù)載在TiO₂表面。用已制備的光陽極在中性溶液中模擬水氧化測(cè)試,在較低外偏壓（0 V（vs Ag/Ag Cl））和無電子犧牲劑的情況下,即使在可見光照射下,依然得到較高的初始光電流和穩(wěn)定光電流,分別為1.3和0.5 m A?cm^-2,表明制備的光陽極可以在可見光照下有效地驅(qū)動(dòng)水氧化反應(yīng)。光電化學(xué)池的工作原理為,Cd S吸收光子產(chǎn)生光生電子-空穴,TiO₂和Co-Pi分別傳輸電子和空穴,空穴進(jìn)行水氧化,電子轉(zhuǎn)移到陰極完成質(zhì)子還原。 

【文章來源】：物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016,32(11)北大核心SCICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同階段光陽極的掃描電鏡圖

CdS沉積于TiO2薄膜之后(圖2(b))，表面形貌沒有發(fā)生明顯變化，但平均粒徑略微增大，到達(dá)50nm左右，表明CdS以微小納米粒子的形式包覆在TiO2表面。通過光電化學(xué)沉積后的TiO2/CdS/Co-Pi光陽極(圖2(c))，粒徑和形貌均可觀察到變化，但無法觀測(cè)到明顯的硫化鎘和Co-Pi形貌。由圖3(a)的TiO2/CdS/Co-Pi復(fù)合納米顆粒透射電鏡圖可知，由SILAR法制備的TiO2/CdS/Co-Pi復(fù)合納米顆粒為硫化鎘包覆二氧化鈦形成的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，圖3(b)的高分辨透射電鏡顯示的間距為0.318和0.355nm的晶格條紋分別對(duì)應(yīng)銳鈦礦相圖1SILAR法的不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)應(yīng)的電流密度－時(shí)間(I－t)電流圖Fig.1I－tcurvesofdifferentexperimentalprocesseswithSILARmethod圖2不同階段光陽極的掃描電鏡圖Fig.2SEMimagesofphotoanodeatdifferentstages(a)TiO2;(b)TiO2/CdS;(c)TiO2/CdS/Co-Pi2733

ActaPhys.-Chim.Sin.2016Vol.32二氧化鈦的(101)晶面和六方晶系硫化鎘的(101)晶面，并且在透射電鏡中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的Co-Pi顆粒，這是由于Co-Pi同時(shí)具有分子以及無機(jī)粒子的特性，其粒徑極小，且沒有固定的形貌25－27。對(duì)制備的光陽極進(jìn)行XRD測(cè)試表征，從圖4(a)中可以看出對(duì)于TiO2/CdS/Co-Pi復(fù)合光陽極，在衍射角2θ為25.35°、47.98°及53.90°處出現(xiàn)了較強(qiáng)的衍射峰，這分別與銳鈦礦型TiO2的(101)、(200)、(105)晶面的特征衍射峰對(duì)應(yīng)(JCPDSNo.21-1272)。在衍射角為26.50°、28.17°及47.79°處出現(xiàn)較弱的衍射峰，其對(duì)應(yīng)的分別為六方晶相CdS的(100)、(101)及(103)晶面特征衍射峰(JCPDSNo.41-1049)，導(dǎo)致CdS強(qiáng)度較弱的原因可能是SILAR法制備的CdS結(jié)晶度不高。由于XRD無法檢測(cè)到Co-Pi的衍射峰，因此利用X射線光電子能譜(XPS)進(jìn)一步分析TiO2/CdS/Co-Pi光陽極上的組成和化學(xué)價(jià)態(tài)，從圖4(b)的XPS全譜中可以看出樣品中存在Ti、O、Cd、S、P以及Co這幾種元素，沒有檢測(cè)到其他明顯的雜質(zhì)。圖4(c)為Co-Pi中P元素高分辨光電子能譜，圖4TiO2/CdS/Co-Pi光陽極的X射線衍射圖和X射線光電子能譜分析圖Fig.4XRDandXPSsurveyscanfromTiO2/CdS/Co-Piphotoanode(a)XRDspectra;(b)XPSspectraoveralargerangeatlowresolution;(c)P2pathighresolution;(d)Co2pathighresolution圖3TiO2/CdS/Co-Pi復(fù)合納米顆粒的(a)透射電鏡圖和(b)高倍透射電鏡圖Fig.3(a)Transmissionelectronmicroscopy(TEM)and(b)highresolutionTEMofTiO2/CdS/Co-Picompositenanoparticles2734

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]表面反應(yīng)在半導(dǎo)體光催化水分解過程中的重要性[J]. 常曉俠,鞏金龍.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(01)



本文編號(hào)：3568031