混合微波退火改性Cd2SnO4 光阳极用于光电催化水氧化性能的研究
2021-01-27王现英徐京城
胡 玉, 王现英, 徐京城
(上海理工大学 材料科学与工程学院,上海 200093)
Cd2SnO4具有独特的光学特性和化学稳定性,其能带位置对水的氧化还原电位具有良好的能带对准性[1-2],是一种潜在的太阳能水分解材料,在薄膜太阳能电池和光催化领域得到应用广泛[3-4]。近年来,对Cd2SnO4材料的研究主要集中在对其光催化降解性能的提升以及太阳能电池中的应用等方面[5-7]。2012 年,Kelkar 等[8]首次通过溶液燃烧法制备了Cd2SnO4电极材料,并将其作为太阳能水分解的光阳极应用于光电催化领域。然而,Cd2SnO4的光电催化性能受到光生载流子高表面复合率的限制[9],且Cd2SnO4电极材料的制备时间长、能耗高,电极制备过程中加入的黏结剂、表面活性剂等减少了活性位点,不利于光电催化水分解反应的进行[10],从而限制了Cd2SnO4材料在光电催化领域的应用。目前,仍缺乏一种快速、高效的制备Cd2SnO4光阳极的方法。
混合微波退火(hybrid microwave annealing, HMA)是一种快速、选择性加热的电极材料制备方法,已在制备Fe2O3、BiVO4、ZnFe2O4、CuFe2O4等光电极中得到了广泛应用[11-15]。采用该方法制备出的电极具有较好的膜结合力和较高的结晶度,有效地提升了光电催化水分解效率。混合微波退火相对于传统微波方法,由于其借助了硅片、石墨粉等辅助材料,利用了微波的热效应与传热介质相结合的特殊加热模式,因而热量传递更为稳定、均匀,同时具有高效、节能、环保的特点[16-17]。
综上,本文在不使用黏结剂/表面活性剂的情况下,首次采用混合微波退火法制备了尺寸均匀、结晶度高的Cd2SnO4光阳极,并对光电催化水氧化性能进行了研究。……
