PbS和CdS量子點修飾TiO2納米棒陣列的光電化學(xué)特性研究.pdf

1、在21世紀(jì)，清潔能源的廣泛利用是可持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。太陽能作為一種清潔并且資源豐富的能源，如何將其轉(zhuǎn)化成清潔的化學(xué)能是解決能源問題的一個有效途徑。光電化學(xué)水分解技術(shù)就是通過半導(dǎo)體材料對光的吸收來分解水以制備氫氣和氧氣的一種使太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的有效方法。TiO2具有無毒害、化學(xué)穩(wěn)定性高、合適的能帶結(jié)構(gòu)（相對于水分解的能帶）且價格低廉的特征，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于光電化學(xué)水分解之中。自1971年以來，對TiO2在光電化學(xué)水分解領(lǐng)域上的應(yīng)用

2、研究持續(xù)至今。主要是由于TiO2這種半導(dǎo)體材料的帶隙較大（金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2：3.0eV，銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO2：3.2eV），對光的利用率較低且僅能吸收紫外光部分（僅占太陽光能的4％）。
　　鑒于TiO2的這個缺點，本文中從擴展TiO2納米棒陣列的對太陽光的吸收和利用范圍出發(fā)，對TiO2納米棒陣列進行修飾對可見光具有吸收響應(yīng)的金屬硫化物半導(dǎo)體。并且我們對改性后的光陽極，增強的光電化學(xué)水分解的機制進行了分析。本文中的內(nèi)容概括如下：

3、
　?。?）通過水熱反應(yīng)的方法在 FTO玻璃上生長除了TiO2納米棒陣列。然后通過連續(xù)離子層吸附反應(yīng)的方法對TiO2納米棒陣列修飾了PbS量子點和CdS量子點，有效地增強了光的吸收范圍，光電流密度也有顯著的提高。例如當(dāng)在TiO2納米棒陣列與CdS量子點之間修飾PbS量子點時（TiO2/PbS/CdS），電位為0.9716V vs. RHE（0V vs. Ag/AgCl，60mW·cm-2）光電流密度能達到1.35mA·cm-2。這

4、要比相同條件下，TiO2的光電流密度（0.09mA·cm-2）和TiO2/CdS的光電流密度（0.72mA·cm-2）要高。并且TiO2/PbS/CdS具有較好的光電化學(xué)水分解穩(wěn)定性。
　　（2）深入分析了TiO2/PbS/CdS光電化學(xué)水分解性能的提升的機制，性能的提升可歸因于PbS量子點和CdS量子點能有效地提高光的吸收范圍。并且TiO2/PbS/CdS的總電阻（Rt）為138?·cm-2，而TiO2的Rt值為5651?·cm