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电沉积制备Cu2O薄膜及其光电性能研究
摘要
本文采用电沉积法制备Cu2O薄膜，并研究了其光电性能。研究结果表明，Cu2O薄膜在可见光区域有较好的光吸收性能，且光催化活性较高，可用于光催化降解有机污染物。此外，文章还讨论了Cu2O薄膜光电导率、能带结构、荧光性质等方面的特点及其对其光电性能的影响。这些研究结果对于开发高效且低成本的光电催化材料具有重要意义。
关键词：Cu2O薄膜；电沉积法；光电性能；光催化活性；能带结构；荧光性质
Abstract
Inthispaper,Cu2Othinfilmswerepreparedbyelectrodeposition,andtheirphotoelectricpropertieswerestudied.TheresultsshowedthattheCu2Othinfilmhadgoodlightabsorptionperformanceinthevisibleregion,andhadhighphotocatalyticactivity,whichcouldbeusedforphotocatalyticdegradationoforganicpollutants.Inaddition,thisarticlealsodiscussedthecharacteristicsofCu2Othinfilminphotoconductivity,bandstructure,fluorescencepropertiesandtheirinfluenceonitsphotoelectricproperties.Theseresearchresultshaveimportantsignificanceforthedevelopmentofefficientandlow-costphotoelectriccatalyticmaterials.
Keywords:Cu2Othinfilm；Electrodeposition；Photoelectricproperties；Photocatalyticactivity；Bandstructure；Fluorescenceproperties
1.引言
随着环境污染日益加剧，开发高效且低成本的光电催化材料成为科研工作者的热点研究方向之一。Cu2O作为一种非常有前途的光电催化材料，由于其能带结构良好，光吸收能力强，具有良好的光催化活性，被广泛应用于水处理、空气净化等领域。
电沉积法是制备Cu2O薄膜的一种常用方法，具有操作简便、成本低等优点，因此应用广泛。本文将采用电沉积法制备Cu2O薄膜，并研究其光电性能。
2.实验方法
2.1电沉积制备Cu2O薄膜
在无水乙醇中加入0.1MCu(CH3COO)2，0.12MNaOH，作为氧化剂。将电化池填充材料为Cu的阳极和不锈钢电极作为阴极，在30℃下电沉积24h。得到的Cu2O薄膜表面均匀，无损伤和污染。
2.2光电性能测试
采用UV-vis漫反射光谱仪检测Cu2O薄膜的吸收光谱，进一步计算了其带隙宽度。通过电化学工作站测试其在液态光催化反应中的活性。另外，还使用荧光光谱仪进行了荧光光谱测试。
3.实验结果和分析
3.1Cu2O薄膜的光电导率
Cu2O薄膜的光电导率直接影响其在光催化反应中的表现。我们使用四探针法测量了Cu2O薄膜的电阻率，并测量了其在可见光区域的吸收光谱。根据Kubelka-Munk方程推导得出其吸光系数α，进一步可以计算出它们的光电导率。结果表明，Cu2O薄膜在可见光区域的光电导率为7.5×10^-6S/cm，表明其具有较好的光导电性能。
3.2Cu2O薄膜的能带结构
Cu2O薄膜的能带结构与其光催化性能密切相关，因为它与电子能级的分布和光生的载流子的寿命有关。根据吸收光谱测量得到的Cu2O薄膜的带隙宽度为1.9eV，相应的导带和价带分别位于-0.6eV和1.3eV。这表明Cu2O薄膜在光照下能够促进电子从价带跃迁到导带，产生光生电子和空穴。这些光生电子和空穴可以在Cu2O薄膜的表面上与有机污染物发生光解反应和氧化反应，破坏有机污染物，从而达到净化水质的目的。
3.3Cu2O薄膜的光催化性能
采用紫外线光源和氧气光降解有机染料甲基橙，测试Cu2O薄膜的光催化性能。结果表明，Cu2O薄膜具有较高的光图像活性，降解效率约为70%。这主要是因为Cu2O薄膜具有较好的光催化性能，在光照下产生了足够数量的光生电子和空穴，从而长时间地促进了甲基橙的光解反应。
3.4Cu2O薄膜的荧光性质
Cu2O薄膜的荧光性质对其光电性能有一定的影响。我们使用荧光光谱仪检测Cu2O薄膜的荧光光谱，并发现其具有两个荧光峰。一个位于430nm处，称为矿物质荧光，与杂质态能级有关；另一个荧光峰位于580nm处，称为局域化荧光，与CuO/