[发明专利]异质结光化学阵列的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明提供一种异质结光化学阵列的制备方法及其产品和应用，在FTO玻璃基底利用磁控溅射共溅射制备一层Ti薄膜，利用电化学腐蚀方法获得TiO₂纳米管阵列薄膜，在氢气气氛下进行等离子体处理，以及在此基础上利用原子层沉积在纳米管表面制备一层MoS₂纳米薄膜。本发明提供的一种异质结光化学阵列的制备方法，通过磁控溅射、电化学腐蚀、等离子处理以及原子层沉积等具有高可重复性的技术的使用，确保了所制备的阵列的重复稳定性。本发明制备方法可控，重复性较好，所得产品具有宽光谱吸收特点，大幅提升了太阳光的利用效率。

技术领域

本发明属于光化学领域，具体涉及一种异质结（TiO₂/MoS₂）光化学阵列的制备方法及其产品和应用异。

背景技术

现如今，随着经济的发展，工业化程度越来越高，在享受它们给生活带来便利的同时，环境污染问题也成了人们不可回避的难题。

TiO₂具有优异的物理化学性质稳定等特点, 广泛应用于染料敏化太阳能电池和光解水制氢等领域。但是纯TiO₂光电化学性能由于其宽的带隙（可见光吸收较弱），大的电子空穴复合率和低的催化活性位点等缺点，限制了其性能。而MoS₂具有窄带隙（可吸收可见光）等优点，与TiO₂可形成很好的互补性。TiO₂/MoS₂复合材料因为同时具备TiO₂和MoS₂独特的物理化学性质，可以有效降低带隙，存在协同效应，因此在光化学领域表现出巨大的潜在价值，受到了研究者广泛的青睐。例如文献“MoS₂修饰TiO₂纳米管阵列光电化学性能研究”（无机材料学报, 2016,31(11): 1237-1241），利用Ti片为基材，通过阳极氧化制备TiO₂纳米管阵列，然后采用水热法在纳米管表面制备纳米花状结构MoS₂，显著提高了材料的光化学性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种异质结光化学阵列的制备方法，以提拱大面积、高可重复性的TiO₂/MoS₂异质结阵列。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的异质结光化学阵列产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种异质结光化学阵列的制备方法，在FTO玻璃基底利用磁控溅射共溅射制备一层Ti薄膜，利用电化学腐蚀方法获得TiO₂纳米管阵列薄膜，对该薄膜进行等离子体处理，以及在纳米管表面制备一层MoS₂纳米薄膜，包含以下步骤：

（1）在FTO玻璃基底利用磁控溅射共溅射制备一层Ti薄膜；

（2）利用电化学腐蚀方法获得TiO₂纳米管阵列薄膜；

（3）在氢气气氛下，对上述薄膜进行等离子处理；

（4）利用原子层沉积在纳米管表面生长一层MoS₂纳米薄膜。

其中，步骤（1）中所述Ti薄膜厚度为500-800nm。

步骤（3）中所述等离子处理，是指在真空下，通入氢气气氛，对薄膜进行等离子体处理，等离子体功率为20W，处理时间为3-5分钟。

步骤（4）中所述MoS2纳米薄膜厚度为2-8nm。

本发明提供一种异质结光化学阵列产品，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种异质结光化学阵列产品在提升太阳光的利用效率中的应用。