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

朱留东1,3武军伟1,3薛晋波＊,1,2,3钱 凯1,3胡兰青＊,1,3

(1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)
(2太原理工大学新材料工程技术研究中心，太原 030024)
(3太原理工大学材料科学与工程学院，太原 030024)

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%。

(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

0 引 言

TiO2是一种优良的半导体材料，其成本低、化学稳定性高、无污染[1-2]，已广泛应用在光催化降解污染物[3-4]、敏化太阳能电池[5-6]、光催化产氢[7-8]等领域。……