一种双掺杂镧-氧化亚铜/镧-三氧化二铁异质结的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双掺杂镧

【技术实现步骤摘要】
一种双掺杂镧
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氧化亚铜/镧
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三氧化二铁异质结的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种双掺杂镧
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氧化亚铜/镧
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三氧化二铁异质结的制备方法。

技术介绍

[0002]氧化亚铜(Cu2O)是一种禁带宽度为2.0～2.3eV的p型直接带隙半导体材料，其光电转换的理论效率可达到20％。Cu2O具有原料丰富、环保无毒、易合成且光吸收系数高等特点，使Cu2O纳米半导体材料在太阳能电池、制氢、光催化、气敏元件、生物传感器、船舶防污涂料、锂离子电池等许多领域都有着广泛的应用。但由于Cu2O的空穴与电子容易复合使其实际光电转换效率远低于理论光电转换效率，大大降低了其实际利用价值。Fe2O3是一种具有多种晶形的金属化合物，其中α
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Fe2O3是一种禁带宽度为2.0～2.2eV的间接带隙n型半导体，其禁带宽度接近于太阳光谱的峰值波长(1.95～2.25eV)，理论可见光吸收率为30％。α
‑
Fe2O3具有储量丰富、环保、无毒、耐热、耐腐蚀、价格低等优点，广泛应用于光催化、光化学电池等领域。然而，在实际应用中，由于α
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Fe2O3的导电性差、空穴传输距离短等缺点，使其光电转换性能不如预期，应用受到限制。
[0003]对制备方法进行优化、元素掺杂和形成异质结等措施是克服Cu2O和Fe2O3的上述缺陷的有效方法。本专利技术采用水热法制备镧掺杂三氧化二铁(La
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Fe2O3)薄膜，再在La<br/>‑
Fe2O3表面采用电沉积法沉积镧掺杂氧化亚铜(La
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Cu2O)薄膜，获得双掺杂镧
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氧化亚铜/镧
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三氧化二铁(La
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Cu2O/La
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Fe2O3)异质结，其光电压值可达0.2923V。该制备工艺具有反应条件温和，设备简单、条件稳定，制备周期较短等特点，有望在光电转换领域得到应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种采用水热法制备La
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Fe2O3薄膜，再在La
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Fe2O3表面采用电沉积法沉积La
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Cu2O薄膜，得到双掺杂La
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Cu2O/La
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Fe2O3异质结。
[0005]具体步骤为：
[0006](1)称取0.0848～0.1980g Fe(NO3)3·
9H2O、0.0844～0.1970g Na2C2O4和0.0009～0.0043g La(NO3)3·
6H2O逐一溶于少量去离子水中并将它们混合，用0.50mol/L的NaOH溶液调节混合液pH为5.10～5.90，配成20mL的混合溶液，并转移至聚四氟乙烯反应釜中。将经过水、丙酮、酒精和蒸馏水超声处理过的FTO放入反应釜中，并置于170℃的烘箱里6～10h，然后取出静置冷却，最后将得到FTO用蒸馏水反复冲洗并烘干，即可在FTO基底上获得La
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Fe2O3/FTO薄膜。
[0007](2)将1.3608～6.8040g NaAc
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3H2O、0.1166～0.5830g CTAB、0.3993～1.9965g Cu(Ac)2·
H2O和0.0017～0.0086g La(NO3)3·
6H2O溶于少量去离子水中后混合，并用1.00mol/L的HAc溶液调节混合液pH为5.10～5.90，配成85mL混合溶液。用集热式恒温加热磁力搅拌器使烧杯保持恒温40～60℃。以La
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Fe2O3/FTO作为阴极，Pt片作为阳极，使用直流稳压稳流电源将沉积电压稳定在1.2～1.6V，并沉积30～50min，即可在La
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Fe2O3/FTO上沉积出双掺杂La
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Cu2O/La
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Fe2O3异质结，其光电压值为0.1498～0.2923V。
[0008]本专利技术与其他相关技术相比，最显著的特点是先用水热法在FTO上制备La
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Fe2O3纳米薄膜，再在La
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Fe2O3薄膜上沉积La
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Cu2O，这一方面使异质结界面接触良好，进而促进载流子在结界面的传输，减小样品电子－空穴对的复合；另一方面La
3+
进入Cu2O、Fe2O3晶体中有助于载流子的分离，延长载流子寿命，从而提高样品的光电性能。此方法对原料及仪器要求不高、工艺简单、周期较短，产品的光电性能稳定。
具体实施方式
[0009]实施例1：
[0010](1)称取0.0848g Fe(NO3)3·
9H2O、0.0844g Na2C2O4和0.0009g La(NO3)3·
6H2O逐一溶于少量去离子水中并将它们混合，用0.50mol/L的NaOH溶液调节混合液pH为5.10，配成20mL的混合溶液，并转移至聚四氟乙烯反应釜中。将经过洗涤水、丙酮、酒精和蒸馏水超声处理过的FTO放入反应釜中，并置于170℃的烘箱里6h，然后取出静置冷却，最后将得到FTO用蒸馏水反复冲洗并烘干，即可在FTO基底上获得La
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Fe2O3/FTO薄膜。
[0011](2)将2.7216g NaAc
·
3H2O、0.2332g CTAB、0.7986g Cu(Ac)2·
H2O和0.0035g La(NO3)3·
6H2O溶于少量去离子水中后混合，并用1.00mol/L的HAc溶液调节混合液pH为5.50，配成85mL混合溶液。用集热式恒温加热磁力搅拌器使烧杯保持恒温50℃。以La
‑
Fe2O3/FTO作为阴极，Pt片作为阳极，使用直流稳压稳流电源将沉积电压稳定在1.4V，并沉积40min，即可在La
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Fe2O3/FTO上沉积出双掺杂La
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Cu2O/La
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Fe2O3异质结，其光电压值为0.1498V。
[0012]实施例2：
[0013](1)称取0.1131g Fe(NO3)3·
9H2O、0.1126g Na2C2O4和0.0017g La(NO3)3·
6H2O逐一溶于少量去离子水中并将它们混合，用0.50mol/L的NaOH溶液调节混合液pH为5.30，配成20mL的混合溶液，并转移至聚四氟乙烯反应釜中。将经过洗涤水、丙酮、酒精和蒸馏水超声处理过的FTO放入反应釜中，并置于170℃的烘箱里7h，然后取出静置冷却，最后将得到FTO用蒸馏水反复冲洗并烘干，即可在FTO基底上获得La
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Fe2O3/FTO薄膜。
[0014](2)将2.7216g NaAc
·
3H2O、0.2332g CTAB、0.7986g Cu(Ac)2·
H2O和0.003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双掺杂镧
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氧化亚铜/镧
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三氧化二铁异质结的制备方法，其特征在于先利用水热法制备La
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Fe2O3/FTO薄膜，再利用电沉积法在La
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Fe2O3/FTO上沉积La
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Cu2O，从而获得双掺杂La
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Cu2O/La
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Fe2O3异质结。2.根据权利要求1所述的一种双掺杂镧
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氧化亚铜/镧
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三氧化二铁异质结的制备方法，其特征在于制备La
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Fe2O3所用20mL反应液的组成为0.0848～0.1980g Fe(NO3)3·
9H2O、0.0844～0.1970g Na2C2O4和0.0009～0.0043g La(NO3)3·
6H2O；溶液pH为5.10～5.90，水热反应时间为6～10h。3.根据权利要求1所述的一种双掺杂镧
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氧化亚铜/镧
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三氧化二铁异质结的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家钰，钟福新，劳昌玲，黎燕，莫德清，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：