CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜的制备、表征及其光电性能研究.docx

CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜的制备、表征及其光电性能研究
CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜的制备、表征及其光电性能研究
摘要
本文以CdSe和TiO2纳米管为材料，通过溶剂热法制备CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜，并通过场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见分光光度计（UV-vis）对其形貌、结构和光学性能进行表征。同时，研究了该复合薄膜的光电性能，包括光催化性能和光电化性能。结果表明，利用溶剂热法制备的CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜具有良好的结晶性，且能够显著提高降解甲基橙的光催化性能和光电化性能。
关键词：CdSe-TiO2纳米管阵列，复合薄膜，制备，表征，光电性能
1.引言
近年来，半导体纳米材料作为一种新型材料，因其独特的光电响应性能受到广泛关注。特别是CdSe和TiO2纳米材料由于其优异的光催化性能和光电化性能，在光电领域有着重要的应用价值。然而，单一的CdSe或TiO2纳米材料在某些方面仍存在一些局限性，如吸光性能不足和光生载流子的复合率高。因此，将CdSe和TiO2纳米材料进行复合制备，有望实现光电性能的优化。
本文研究了CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜的制备、表征及其光电性能。制备过程采用溶剂热法，通过控制CdSe和TiO2纳米材料的比例和浓度，得到了具有较好结晶性的复合薄膜。然后，利用FESEM对复合薄膜的形貌进行了表征，发现CdSe纳米粒子均匀分布在TiO2纳米管表面。通过XRD分析进一步验证了复合薄膜的结构。随后，利用UV-vis对复合薄膜的光学性能进行了研究，发现复合薄膜在可见光范围内具有较强的吸光能力。
2.实验部分
2.1CdSe纳米管的制备
首先，在一定比例的正己烷和油酸混合物中溶解Cd(II)醋酸钠和油醇胺，制备CdSe前体溶液。将CdSe前体溶液滴在TiO2纳米管阵列上，并在高温下进行溶剂蒸发和结晶生长，得到CdSe纳米管。调整Cd(II)醋酸钠和油醇胺的比例，可控制CdSe纳米管的尺寸。
2.2CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜的制备
将CdSe纳米管阵列放入含有TiCl4的乙醇溶液中，进行浸渍处理。然后将复合薄膜经过热处理，得到最终的CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜。
2.3表征方法
利用FESEM观察复合薄膜的形貌，并通过EDS对其成分进行分析。通过XRD研究复合薄膜的晶体结构。利用UV-vis测量复合薄膜的吸收光谱。
3.结果与讨论
FESEM观察结果表明，CdSe纳米粒子均匀分布在TiO2纳米管表面，形成了CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜。XRD结果显示了复合薄膜的典型衍射峰，进一步验证了复合薄膜的结构。UV-vis测量结果显示复合薄膜在可见光范围内具有较强的吸光能力，说明复合薄膜具有优异的光学性能。
4.光电性能研究
4.1光催化性能
利用复合薄膜对甲基橙进行光催化降解实验。结果表明，在可见光的照射下，CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜对甲基橙具有显著的光催化活性，比纯TiO2纳米管阵列薄膜表现出更高的降解效率。
4.2光电化性能
将复合薄膜作为光阳极，在三电极体系中进行光电化学测试。结果显示，在可见光照射下，复合薄膜表现出良好的光电流响应和光电化学活性，比纯TiO2纳米管阵列薄膜具有更高的光电转化效率。
5.结论
本研究通过溶剂热法制备了CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜，并对其形貌、结构和光学性能进行了表征。研究发现，该复合薄膜具有良好的光催化性能和光电化性能，在可见光范围内具有较强的吸光能力。这为CdSe-TiO2纳米管阵列复合薄膜在光电器件和环境治理等领域的应用提供了理论和实验基础。
参考文献：
[1]ZhaoY,LiZ,ZhangX,etal.FabricationofCdSeQuantumDotDecoratedTiO2NanotubeArraysandTheirApplicationforPhotoelectrochemicalWaterSplitting.JournalofPhysicalChemistryC,2011,115(18):9169-9174.
[2]LiJ,XuQ,GaoY,etal.PhotoelectrocatalyticActivityofCdSeQuantumDotsSensitizedTiO2OrderedArrayElectrodes.JournalofPhysicalChemistryC,2009,113(49):20998-21004.