納米結構Cu2O陣列薄膜的銅陽極氧化法制備及其光電化學性能研究.pdf

1、Cu2O是一種金屬缺位的直接禁帶寬度的半導體材料,其禁帶寬度大概為2.0eV左右,能夠被可見光激發,因而能夠有效利用太陽光,該材料在太陽能轉換,傳感器,光催化技術及電極材料等很多方面都有潛在的應用價值,因此成為一種備受關注的半導體納米材料。
　　 本文以NaCl為陽極液,以NaOH為陰極液。采用銅陽極氧化法,直接在Cu基底上生長納米結構Cu2O陣列薄膜。通過掃描電子顯微鏡(SEM),X-射線衍射(XRD),X-射線光電子能譜(X

2、PS)等方法對所制備樣品的結構形貌行進分析；通過紫外可見漫反射(UV—vis diffuser reflectance),開路電壓(open ciruit)等測試方法對樣品的光電化學性能進行表征。探索了Cu2O形貌的影響因素,并研究了Cu2O納米結構薄膜材料的光催化殺菌性能。
　　 實驗結果表明,通過該方法制備出的Cu2O呈p型特性,其禁帶寬度為1.92 eV；反應時的面電流密度及表面活性劑對Cu2O形貌都有較大影響,通過對這兩

3、個試驗參數的調控可以得到不同形貌的Cu2O:當采用CTAB作為表明活性劑時,隨著面電流密度的增大,氧化亞銅的形貌從網狀,片狀到棒狀進行轉化。其中,由于棒狀Cu2O的特殊形貌,使其具有最好的光催化殺菌性能；當面電流密度固定為10A／m2,陽極液中無任何表面活性劑時可以得到針尖狀的Cu2O納米陣列,當陽極液中的表面活性劑依次為CTAB、PVP、PEG時,分別可以得到納米帶狀,枝椏狀及納米線狀的Cu2O,通過對以上四種形貌Cu2O的開路電壓分

4、析,納米線狀的Cu2O具有最好的光電轉換性能。
　　 此外,我們還研究了通過該種方法制備的p型Cu2O薄膜電極在電催化,光催化及光電共催化體系中對CO2的催化還原性能,并與通過簡單沸煮法制備的n型Cu2O薄膜電極在以上三種體系中對CO2的催化還原性能進行對比,結果表明兩種Cu2O薄膜電極在以上三種體系中對CO2都有一定的催化活性,其中在光電共催化體系中對CO2的催化活性最好。同時我們對各個體系的催化還原機理進行了研究,并對Cu2