[发明专利]一种异质结ZnO/Co3

说明书

本发明公开了一种异质结ZnO/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;光电极薄膜的制备方法及其应用。将洗干净的导电玻璃(FTO)置于ZnO的丙酮溶液中，采用电泳沉积的方法得到ZnO薄膜。再将ZnO放入丙酮溶液中超声分散，将所得ZnO薄膜置于Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;带有聚乙二醇的乙醇溶液中，采用浸渍法在ZnO薄膜上叠加一层薄薄的Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;薄膜；将所得到的产物高温退火，得到ZnO/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;异质结薄膜。本发明制备的ZnO/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;光电极薄膜，用于提高ZnO光电极的光生电子传输能力，进而可以有效的提高光电化学性能，增强ZnO的抗光腐蚀能力。

技术领域

本发明属于光电化学技术领域，具体涉及一种高性能异质结ZnO/Co₃O₄光电极薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的物质基础，随着人口的增长和经济的高速发展，人类对燃料的消耗速度不断加快，化石燃料的可使用时间变得越来越有限。近几十年来，随着煤、石油、天然气等化石能源的日渐枯竭和与之伴随的环境污染问题的日益严峻，人类社会的可持续发展受到了严重的威胁，开发一种长期可持续的绿色能源已经迫在眉睫。太阳能是一种取之不尽用之不竭的自然能源，它每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨煤燃烧时所产生的能量。氢能是一种绿色无污染的能源，它燃烧的唯一产物是水，氢能又因其具有高燃烧值、高效率和环境友好的特点而被人们认为是解决能源危机和环境问题的最理想替代能源之一。然而，目前氢气的大规模获取主要来自于煤、石油与天然气的重整，这种产氢方式虽然工艺成熟但成本高昂、污染环境，因而寻求绿色、经济、环保的产氢方法势在必行。而因此，利用太阳能采用光电化学(PEC)分解水制氢技术来制取氢气受到了人们的普遍关注，寻找和研究有潜力制备高性能PEC光阳极的半导体是该领域目前的重要研究方向。

ZnO是一种n型可见光驱动的半导体，其带隙约为3.8eV，符合产氢的能带结构等特点。目前，关于ZnO在PEC中应用的报道是很常见的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高性能异质结材料ZnO/Co₃O₄光电极薄膜的制备方法及其应用，该方法具有制备方法简单、方便、低成本、条件温和、实验条件易控制等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种异质结ZnO/Co₃O₄光电极薄膜，制备方法包括如下步骤：

1)将ZnO粉末加入丙酮溶液中，再加入I₂，通过超声分散得ZnO沉积悬浮液，采用电泳沉积法制备ZnO薄膜；

2)将Co₃O₄粉末加入乙醇和聚乙二醇的混合溶液中，通过超声分散得Co₃O₄均相溶胶纳米颗粒溶液，加入步骤1)所得的ZnO薄膜，采用浸渍法在ZnO薄膜上叠加一层Co₃O₄膜；

3)将步骤2)所得产物，在惰性气体或者空气条件下，经高温煅烧，得到异质结ZnO/Co₃O₄光电极薄膜。

进一步地，上述的一种异质结ZnO/Co₃O₄光电极薄膜，步骤1)具体为：将ZnO粉末加入丙酮溶液中，超声分散后加入I₂，继续超声分散获得ZnO沉积悬浮液；向ZnO沉积悬浮液中，插入两块清洗干净的等面积的导电玻璃FTO，并令两个导电玻璃FTO的导电面相对，且相互平行浸入ZnO沉积悬浮液中，在15-25V直流电压条件下沉积1-5min，在导电玻璃FTO上获得ZnO薄膜。