| 退火温度对TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜光电性能的影响 |
| Effect of Annealing Temperature on Photoelectric Characteristics of TiO2/CdSe Nanosheet Heterojunction Thin Films |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 朱留东 | 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 太原 030024
太原理工大学材料科学与工程学院, 太原 030024 | | | 武军伟 | 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 太原 030024
太原理工大学材料科学与工程学院, 太原 030024 | | | 薛晋波 | 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 太原 030024
太原理工大学新材料工程技术研究中心, 太原 030024
太原理工大学材料科学与工程学院, 太原 030024 | hlqty@126.com | | 钱凯 | 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 太原 030024
太原理工大学材料科学与工程学院, 太原 030024 | | | 胡兰青 | 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 太原 030024
太原理工大学材料科学与工程学院, 太原 030024 | xuejinbo@tyut.edu.cn |
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| 摘要: 采用水热法在FTO上制备（001）高活性晶面主导的TiO2纳米片薄膜，利用循环伏安法在TiO2纳米片薄膜上沉积CdSe颗粒，制备了TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜。分别在150、250、350、450℃，氩气保护气氛中对样品进行退火。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、X射线光电子能谱分析仪（XPS）、紫外-可见（UV-Vis）分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜的微观形貌、晶体结构、光电化学性能进行表征和测试。结果表明：六方相CdSe纳米颗粒均匀包覆在TiO2纳米片表面，直径30 nm左右；随着退火温度的升高CdSe纳米颗粒长大，形成光滑的CdSe薄膜，且晶化程度提高；TiO2纳米片表面的Se元素与Cd元素发生氧化；TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜对可见光的吸收光谱发生红移，禁带宽度逐渐减小。光电化学性能测试表明随着退火温度的升高，TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜的光电流密度显著提高，开路电压减小，但由于SeO2和CdO的出现，导致填充因子减小，影响光电转换效率的提高。在本实验条件下，TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜的最佳退火温度为150℃，填充因子为0.77，光电转换效率达到3.12%。 |
| 关键词: (001)高活性晶面 电化学沉积 TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜 退火温度 光电性能 |
| 基金项目: 国家自然科学基金（No.51402209）、山西省科技攻关计划项目（No.20140321012-01，201603D121017）、山西省基础研究项目（No.2015021075）、山西省高校科技创新研究项目（No.2016124）和太原理工大学校基金（No.2015MS046）资助。 |
| Abstract: TiO2 nanosheeet thin films were prepared by hydrothermal method. TiO2/CdSe nanosheet heterojunction thin films were prepared by electrochemical depositing CdSe nano-particles on the TiO2 nanosheets with (001) facets dominated. The synthesized films were annealed at 150, 250, 350 and 450℃ under the protection of Ar gas. The effect of annealing on TiO2/CdSe nanosheet heterojunction thin films was studied by X-ray diffraction(XRD), field emission scanning eletron microscopy(FESEM), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), UV-Vis diffuse reflection spectrum(UV-Vis) and electrochemical workstation. The result indicates that hexagonal phase CdSe nanoparticles distribute on the surface of TiO2 nanosheet films uniformly with a diameter of 30 nm. With the increase of annealing temperature, CdSe nanoparticles are agglomerated and grown; the degree of crystallization increases; the Se and Cd on the surface of TiO2 nanosheets are oxidized; the absorption spectra appears red shift and the band gap reduces. The photoelectric performance test shows that the photocurrent density of the TiO2/CdSe nanosheet heterojunction thin films increases with the increase of the annealing temperature, but the open circuit voltage and the filling factor decreases, which leads to a reduction in the efficiency of photoelectric conversion. In this experimental condition, the optimum annealing temperature of TiO2/CdSe nanosheet heterojunction films is 150℃. The filling factor is 0.77 and the photoelectric conversion efficiency reaches 3.12%. |
| Keywords: (001) active facets electrochemical deposition TiO2/CdSe nanosheet heterojunction thin films annealing temperature photoelectric characteristics |
| 投稿时间：2017-04-27 修订日期：2017-06-25 |
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| 朱留东,武军伟,薛晋波,钱凯,胡兰青.退火温度对TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜光电性能的影响[J].无机化学学报,2017,33(8):1457-1464. |
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