[发明专利]一种表面修饰铕的三氧化钨光电极及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面修饰铕的三氧化钨光电极及制备方法，属于无机光电材料制备工艺技术领域。

背景技术

三氧化钨是一种间接带隙n型半导体，其禁带宽度为2.5～2.7eV，具有稳定的光电性能，是重要的光电响应半导体材料。

三氧化钨的传统制备方法有水热法，化学气相沉积法，溶胶-凝胶法等。这些方法普遍存在要求高，设备复杂和条件严格等缺点，不利于普遍应用。

另外，三氧化钨虽然是一种重要的半导体材料，但其导带位置低于氢还原电势，且电子空穴容易复合，限制了它的光电性能，从而限制了其在现实生活中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺点和不足，提供一种表面修饰铕的三氧化钨光电极及制备方法。本发明通过在三氧化钨表面修饰铕，来改变其导带电子的传递作用，以提高其光电性能。本发明采用电化学方法制备三氧化钨薄膜，设备简单，操作方便，条件温和，且重现性高。

表面修饰铕的三氧化钨光电极，

1）所述的光电极中铕与钨的原子质量比为1：99-30：70；

2）所述的光电极的组成颗粒变小；

3）所述的光电极的的发光强度随铕修饰量增加而加强；

4）所述的光电极的带隙随铕修饰量增加而变宽；

5）所述的光电极的光电流比纯三氧化钨光电极增加7-10倍。

一种表面修饰铕的三氧化钨光电极的制备方法，包括如下步骤：

1）无定形氧化钨薄膜的制备：在Na₂WO₄溶液中加入H₂O₂，得到含W₂O₁₁^2-的澄清电解液；然后进行电沉积，得到无定形氧化钨薄膜；

2）滴加法表面修饰铕：将硝酸铕溶液逐滴滴加到步骤1）得到的无定形氧化钨薄膜表面，晾干，得到表面修饰铕的氧化钨薄膜；

3）煅烧：将步骤2）得到的表面修饰铕的氧化钨薄膜在450℃下高温煅烧3h，冷却至室温后取出，得到表面修饰铕的三氧化钨光电极。

所述的步骤1）具体如下：

将0.0025mol的Na₂WO₄溶于50mL的去离子水，加入0.25～1.00mL质量百分比浓度为30%的H₂O₂溶液，再加入30mL的乙二醇，搅拌得到含W₂O₁₁^2-溶液后用稀硝酸调节pH值为1.9～2.0，加去离子水至100mL，得到澄清的电解液；以ITO导电玻璃为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于电解液中进行电沉积，水浴恒温25℃，施加电压为-0.6V，沉积电荷为6.0C，得到无定形氧化钨薄膜；用去离子水冲洗后晾干，备用。

所述的步骤2）中硝酸铕溶液的浓度为0.02mol/L～0.04mol/L。

本发明的有益效果： 

铕的表面修饰显著提高了三氧化钨的光电性能，提高了其对光能的利用率，环保节能，显著拓展了三氧化钨的应用范围；而且方法简单，成本低廉有望进行工业化规模应用。

附图说明

图1为实施例1、2、3所得表面修饰铕的三氧化钨与纯三氧化钨的X射线衍射图谱；

图2为实施例1、2、3所得表面修饰铕的三氧化钨与纯三氧化钨的荧光发射光谱（394nm激发）；

图3为实施例1、2、3所得表面修饰铕的三氧化钨与纯三氧化钨的光照-暗态切换下的电流密度-电压图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

1)无定形氧化物薄膜的制备：将0.0025mol的Na₂WO₄溶于50mL的去离子水，加入0.25质量百分比浓度为30%的H₂O₂溶液，再加入30mL的乙二醇，搅拌得到含W₂O₁₁^2-溶液后用稀硝酸调节pH值为1.9，加去离子水至100mL，得到澄清的电解液，以ITO导电玻璃为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于电解液中进行电沉积，施加电压为-0.6V，沉积电荷为6.0C，得到无定形氧化钨薄膜。用去离子水冲洗后晾干，备用；