多孔硅/TiO2纳米线光阳极的制备及其光电催化性能
Preparation and Photoelectrochemical Catalytic Properties of Porous Silicon/TiO2 Nanowires Photoanodes
作者单位E-mail
赵一铭 长春理工大学理学院, 长春 130022  
杨继凯 长春理工大学理学院, 长春 130022 jikaiyang0625@163.com 
马福哲 吉林大学第一医院肾内科, 长春 130021 mafuzhe2002@163.com 
陈张笑雄 长春理工大学理学院, 长春 130022  
魏子娟 长春理工大学理学院, 长春 130022  
张宇飞 长春理工大学理学院, 长春 130022  
成明 长春理工大学理学院, 长春 130022  
杨雪 长春理工大学理学院, 长春 130022  
肖楠 长春理工大学理学院, 长春 130022  
王国政 长春理工大学理学院, 长春 130022  
王新 长春理工大学理学院, 长春 130022  
黄科科 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012  
摘要: 使用金属辅助化学刻蚀(MACE)法与水热法,改变贵金属粒子的刻蚀时间,制备不同n型多孔硅/TiO2纳米线光阳极。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对光阳极样品进行表征,结果显示多孔硅宏孔的尺寸会随着刻蚀时间延长而增大,由0.1 μm变化到0.4 μm,多孔硅表面长有TiO2纳米线为金红石相及少量锐钛矿相。测试结果显示刻蚀35 min的多孔硅/TiO2样品具有最高的减反射率,在模拟太阳光下具有较高的光电流(光电流密度)活性,且在1.5 V外加偏压下具有最高的光电催化活性。这是由于刻蚀35 min的多孔硅基底具有优异的减反射性能,同时多孔硅与TiO2纳米线复合形成光阳极之后具有异质结效应和窗口效应,使得多孔硅/TiO2纳米线光阳极具有优异光电化学性能。
关键词:   水热法  光水解  光催化
基金项目: 国家自然科学基金(No.51502023,11874091)、吉林省科技厅研发项目(No.20180201033GX,20160520114JH)、吉林省教育厅(No.20160358,JJKH20181103KJ)资助项目。
Abstract: n-Type porous silicon were prepared by metal-assisted chemical etching (MACE) and then the porous Si/TiO2 nanowires photoanodes were prepared by hydrothermal synthesis. Samples were characterized by scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results showed that the macrospore size of the porous Si increases from about 0.1 to 0.4 μm with the increasing of etching time. Porous Si/TiO2 nanowires corresponded primarily to rutile phase and slight traces of anatase. The results showed that porous Si/TiO2 nanowires sample with etching for 35 min had the highest anti-reflectivity the corresponding photoanode showed the best photocurrent (photocurrent density) under simulated solar light. In addition, the photoelectric catalysis results showed that porous Si/TiO2 nanowires with etching for 35 min at 1.5 V showed the best catalytic activities, which is attributed to the anti-reflection, heterogeneous effect and window effect.
Keywords: silicon  hydrothermal synthesis  water splitting  photolysis
投稿时间:2018-10-15 修订日期:2019-03-05
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赵一铭,杨继凯,马福哲,陈张笑雄,魏子娟,张宇飞,成明,杨雪,肖楠,王国政,王新,黄科科.多孔硅/TiO2纳米线光阳极的制备及其光电催化性能[J].无机化学学报,2019,35(4):613-620.
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