硒化镉纳米半导体薄膜的制备及其光电化学性能研究

发布时间：2017-09-07 23:20

  本文关键词：硒化镉纳米半导体薄膜的制备及其光电化学性能研究

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【摘要】：硒化镉(CdSe)是一种n型半导体材料,因其具有窄的直接跃迁带隙结构(1.76 eV),可以有效吸收可见光的能量,已被广泛应用于光电化学太阳能电池、光电化学检测、光催化剂以及气敏传感器等领域。本文分别采用电化学法、气/液界面组装法和直接浸泡法制备了几种不同形貌的CdSe纳米半导体薄膜,并研究了这几种CdSe薄膜的光电化学性能。主要内容如下:(1)先于KNO_3溶液中,恒电势-0.9 V(vs.Hg|Hg2SO4(s)|K2SO4(饱和))阳极氧化光滑的Cd电极,Cd表面被腐蚀成层状多孔纳米结构,并覆盖有Cd(OH)_2沉淀物;然后再将负载Cd(OH)_2沉积物的Cd电极在Na2SeSO3溶液中浸泡,Se2-与Cd(OH)_2中的OH-交换得到CdSe,CdSe纳米粒子组装得到草莓状纳米CdSe聚集体薄膜;用XRD和Raman表征方法确认了Cd(OH)_2和CdSe薄膜的形成;考察了不同阳极氧化电势、氧化时间及硒化时间对CdSe薄膜光电化学性能的影响,并给出了解释。(2)将滴加表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的CdCl2溶液放在充满H2Se蒸汽的干燥器中,静置一段时间,溶液表面的Cd2+和H2Se电离出来的Se2-结合生成CdSe纳米粒子,在SDS表面压的作用下,CdSe纳米粒子在气/液界面上自组装形成一层致密的薄膜,将所制备的薄膜转移至洁净的氟掺杂的SnO2透明导电玻璃(FTO)的表面,在马弗炉中热处理得到结晶性良好的纳米CdSe半导体薄膜;用XRD和Raman光谱表征方法确认了CdSe薄膜的形成;考察了不同组装时间对CdSe薄膜光电化学性能的影响,并给出了解释。(3)先抛光、超声清洗Cd电极,Cd电极表面在潮湿的空气中和溶解氧的溶液中可自发氧化生成CdO和/或Cd(OH)_2,表面氧化的Cd电极浸泡在Na2SeSO3溶液中,暗态下密封放置一段时间,Cd电极表面Cd(OH)_2中OH-的与Se2-交换形成一层红色的CdSe纳米粒子半导体薄膜;用XRD和Raman光谱表征方法确认了CdSe薄膜的形成;考察了不同浸泡时间对CdSe薄膜光电化学性能的影响,并给出了解释。
【关键词】：纳米半导体 薄膜 阳极氧化 硒化 气/液界面组装 浸泡法 Cd(OH)_2 CdSe 光电化学
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.44;TB383.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 半导体纳米材料12-15
• 1.2.1 纳米材料的简介12-13
• 1.2.2 半导体纳米材料的基本特性13-15
• 1.3 CdSe半导体纳米材料的基本性质15
• 1.4 CdSe半导体纳米材料的应用15-19
• 1.4.1 太阳能电池15-16
• 1.4.2 光催化16-17
• 1.4.3 发光二极管17-18
• 1.4.4 气敏传感器18
• 1.4.5 探测器18-19
• 1.5 CdSe纳米半导体薄膜的制备方法19-22
• 1.5.1 气相沉积法19-20
• 1.5.2 脉冲激光沉积法20
• 1.5.3 化学浴沉积法20
• 1.5.4 电化学沉积法20-21
• 1.5.5 溶剂热合成法21
• 1.5.6 蒸发或共蒸发法21
• 1.5.7 喷雾热解法21-22
• 1.5.8 自组装技术22
• 1.6 本文的构思与主要工作22-24
• 第二章 以Cd为基底两步法制备CdSe纳米半导体薄膜的制备及其光电化学性能研究24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-26
• 2.2.1 试剂和溶液配置24-25
• 2.2.2 Cd(OH)_2 和CdSe半导体薄膜的制备25
• 2.2.3 表征方法25-26
• 2.2.4 光电化学性能测试26
• 2.3 结果与讨论26-33
• 2.3.1 Cd电极在KNO_3溶液中的电化学行为26-27
• 2.3.2 Cd电极分别氧化和硒化后形貌、晶型和组成的表征27-31
• 2.3.3 Cd电极氧化时间和硒化时间对光电化学性能的影响31-32
• 2.3.4 Cd(OH)_2 和CdSe的能带位置计算32-33
• 2.4 小结33-34
• 第三章 气/液界面组装制备CdSe纳米半导体薄膜的制备及其光电化学性能研究34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 实验部分34-36
• 3.2.1 试剂、溶液配置34-35
• 3.2.2 CdSe半导体薄膜的制备35
• 3.2.3 表征方法35
• 3.2.4 光电化学性能测试35-36
• 3.3 结果与讨论36-42
• 3.3.1 气/液界面组装制备CdSe薄膜的表征36-39
• 3.3.2 CdSe薄膜电极的光电化学性能39-42
• 3.4 小结42-43
• 第四章 以Cd为基底一步法制备CdSe纳米半导体薄膜的制备及其光电化学性能研究43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-44
• 4.2.1 试剂与溶液配置43-44
• 4.2.2 CdSe半导体薄膜的制备44
• 4.2.3 表征方法44
• 4.2.4 光电化学性能测试44
• 4.3 结果与讨论44-50
• 4.3.1 CdSe薄膜的表征44-46
• 4.3.2 CdSe薄膜电极的光电化学性能46-49
• 4.3.3 CdSe薄膜的形成机理49-50
• 4.4 小结50-51
• 结语51-52
• 参考文献52-61
• 攻读学位期间发表的文章61-62
• 致谢62

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本文编号：810493