滴塗法製備三氧化鎢納米薄膜

光電化學電池(PEC)分解水制氫將太陽能轉化成化學能,被認為有望替代化石能源而成為人類獲取能源的最主要方式之一,因而受到人們的普遍關注。通過各種方法尋找和研究有應用潛力的半導體材料是該領域目前重要的研究方向。

與傳統的二氧化鈦、氧化鐵等半導體材料相比,三氧化鎢具有合適的禁帶寬度(2.5eV~2.9eV),價帶和導帶的電極電勢分別為3.2eV和0.4eV,能夠將水氧化成O2,且具有價格低廉,在酸性和中性環境下穩定性高、無毒、耐光腐蝕等優點,是一種優良的光電化學分解水光陽極材料。

滴塗法製備三氧化鎢納米薄膜圖片

目前比較常見的三氧化鎢納米薄膜製備方法有:水熱法,溶膠 -凝膠法,原子層沉積法,電沉積法和化學氣相沉積法等。相對於原子沉積法、電沉積法和化學氣相沉積法的高設備要求和複雜的製備工藝,水熱法和溶膠-凝膠法的設備較為簡單,溫度要求低。但是以上現有方法都不能在低實驗成本,操作簡單,安全性高的前提下製備得到具有高效光電性能的三氧化鎢納米薄膜。

為解決上述技術問題,可採用滴塗法製備三氧化鎢納米薄膜:

步驟一、將六氯化鎢溶解于無水乙醇中,攪拌均勻後得到前驅體溶液;所述前驅體溶液中六氯化鎢的摩爾濃度為5mmol/L~60mmol/L;

步驟二、採用滴塗法將5μL~100μL步驟一中所述前驅體溶液滴塗於襯底表面並吹幹,再將所述襯底在溫度為80℃~150℃的條件下熱處理3min~5min後冷卻至室溫;

步驟三、重複步驟二,直至所述襯底表面得到膜層;

步驟四、將步驟三中所述膜層加熱至400℃~550℃高溫煆燒2h~6h,高溫煆燒後在襯底表面得到三氧化鎢納米薄膜。

上述工藝設備要求低,操作簡單,成本低且安全性能高,所製備得到的三氧化鎢納米薄膜作為高效的光陽極材料展現出優良的光電性能和高穩定性,且能夠應用於光電化學分解海水制氫的體系中,高效的將太陽能轉化為清潔能源,有效緩解當今化石燃料短缺、環境污染嚴重等現狀。

 

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