[发明专利]Bi2

说明书

本发明公开了Bi₂S₃量子点敏化TiO₂薄膜电极的制备方法，首先通过水热法制得TiO₂纳米棒薄膜，然后通过水热法使Bi单质生长在TiO₂纳米棒薄膜表面，最后通过原位气相法制备Bi₂S₃敏化TiO₂纳米棒薄膜。本发明的有益效果是：硫化铋敏化的二氧化钛纳米棒薄膜可以通过原位气相热硫化反应制备得到，制备工艺简单，取材广泛，成本低廉，有利于大规模生产。通过敏化使二氧化钛在可见光区具有高的光伏响应，随着硫化铋敏化时间的增加，硫化铋量子点在二氧化钛薄膜上的负载会逐渐增多。硫化铋量子点可以提高二氧化钛薄膜对太阳光的利用率，从而提高二氧化钛的光电性能，在制备时中未使用H₂S气体，因而对人体无毒害且不易爆炸。

技术领域

本发明涉及二氧化钛纳米棒薄膜的制备，尤其是涉及一种硫化铋敏化的二氧化钛纳米棒薄膜及其制备方法。

背景技术

TiO₂由于自身极好的化学稳定性、低成本和无毒等特性被用于太阳能电池、光催化和光解水制氢等领域，使其成为研究的热点。在TiO₂多种形貌结构中，一维纳米棒阵列具有合成方法简单、电子传输性能较好和俘获光子能力强等优点，引起了人们的极大兴趣。

但是因TiO₂纳米棒的带隙较大(3.0eV和3.2eV)，使其光电转换效率一直无法得到提高，也限制其只能利用太阳光中的紫外光区域。因此提高TiO₂在可见光中的利用范围成为研究的重点。研究发现用过渡金属掺杂TiO₂纳米棒，可以明显提高TiO₂对可见光的吸收和光催化性能；改变TiO₂的显微形貌也可以提高光吸收能力，如TiO₂纳米棒。窄带隙半导体敏化后的TiO₂纳米棒可以拓宽其在可见光中的吸收范围和提高电子传输效率，这归功于敏化后在异质结构中存在的空间电场。

像CdS、CdSe等传统的半导体，敏化TiO₂纳米棒能够明显提高光电转换性能。然而，他们自身致命的毒性使其在实际应用中成为人们担忧的问题。研究发现Bi₂S₃具有窄禁带、无毒、低成本、吸收可见光和对环境无污染等优点。

目前，现有敏化TiO₂电极的方法，在制备过程中应用了H₂S气体，对人体有毒害且容易爆炸，不适合推广。

因此，开发一种无毒的、且具有高效可见光响应、低载流子复合率的二氧化钛薄膜成为当前材料研究者关注的焦点。

发明内容

所以，本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供本发明的目的是提供一种无毒的、具有高效可见光响应、低载流子复合率的二氧化钛纳米棒薄膜及其制备方法，该制备方法工艺简单且重复性强。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种硫化铋敏化的二氧化钛纳米棒薄膜的制备方法，包括以下步骤：Bi₂S₃量子点敏化TiO₂薄膜电极的制备方法，其特征在于Bi₂S₃量子点敏化TiO₂薄膜电极的制备方法按以下步骤实现：

步骤一：通过水热法制得TiO₂纳米棒薄膜；

步骤二：通过水热法使Bi单质生长在TiO₂纳米棒薄膜表面；

步骤三：通过原位气相法制备Bi₂S₃敏化TiO₂纳米棒薄膜。