[发明专利]一种菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极及其制备方法和应用，先配置ZnO前驱液，再将SnO₂/玻璃基板在紫外光下照射，使SnO₂/玻璃基板表面形成羟基单分子层，利用羟基单分子层与ZnO前驱液中[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺之间的静电吸附作用，层层自组装反向诱导小分子[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺，制备出非晶态玻璃/SnO₂‑O‑ZnO复合薄膜，最后于500℃保温晶化，即得到周期性排布的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极。本发明工艺过程简单易控，实验条件要求较低，制备的ZnO/SnO₂光电极对光的利用率高，电流密度大，适合应用于光催化降解水中或空气中的有机污染物，在光催化领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)ZnO前驱液的配置：室温下，向去离子水中加入NH₄F，然后加入Zn(NO₃)₂·6H₂O，搅拌至澄清，再加入NaOH溶液，调节pH值至5～7，并搅拌至澄清，得ZnO前驱液；其中加入的NH₄F和Zn(NO₃)₂·6H₂O的摩尔比为(5～7):1；2)SnO₂/玻璃基板的功能化：将SnO₂/玻璃基板洗涤干净后置于184.9nm的紫外光下照射20～40min，使SnO₂/玻璃基板表面形成羟基单分子层；3)薄膜的自组装：将SnO₂/玻璃基板的羟基单分子层一面悬浮于ZnO前驱液表面进行自组装吸附，利用基板表面羟基层的静电作用吸附ZnO前驱液中的小分子[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺，然后异相成核自组装形成非晶态的[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺O‑SnO₂前驱薄膜，将非晶态的[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺O‑SnO₂前驱薄膜在室温下干燥，得到玻璃/SnO₂‑O‑[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺非晶薄膜；自组装吸附的时间为10～15h；4)薄膜的层层自组装：将玻璃/SnO₂‑O‑[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺非晶薄膜在184.9nm的紫外光下照射20～40min，使其表面形成羟基单分子层，然后将该羟基单分子层悬浮于ZnO前驱液表面，对ZnO前驱液中的小分子[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺进行自组装吸附，形成玻璃/SnO₂‑O‑ZnO‑O‑[(ZnO)²⁺NO₃^‑]⁺非晶薄膜，再在室温下干燥；如此反复多次层层自组装直至达到所需厚度，得到非晶态玻璃/SnO₂‑O‑ZnO复合薄膜；自组装吸附的时间为10～15h；5)薄膜的晶化将非晶态玻璃/SnO₂‑O‑ZnO复合薄膜放入马弗炉中，从室温升到250～550℃，保温60～180min，再自然冷却至室温，即得到菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极。