[发明专利]一种宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极

权利要求书

1.一种宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于：由导电基片、多孔的宽带半导体膜层和可实现宽光谱吸收的窄带半导体量子点组成，在导电基片表面沉积有多孔的宽带半导体膜以构成宽带半导体膜电极，在宽带半导体膜电极表面包覆有多种窄带半导体量子点，半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加，量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV之间且由里至外依次减小，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。

2.根据权利要求1所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述窄带半导体量子点由2-4种半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加而成。

3.根据权利要求1-2所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于最外层量子点的禁带宽度在0.9eV～1.2eV之间，以增强对近红外波段的吸收；最内层量子点的禁带宽度在1.8eV～2.6eV之间，以增强对蓝光的吸收。

4.根据权利要求1-3所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述窄带半导体量子点选自金属硫化物或者金属硒化物。

5.根据权利要求1-4所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述的窄带半导体量子点选自CdS、HgS、SnS₂、Sb₂S₃、CdSe、CuInS₂、CuInSe₂、PbSe、PbS、FeS、Fe₃S₄中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述宽带半导体选自TiO₂、ZnO和SnO₂中的一种或多种。

7.一种制备如权利要求1所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于采用液相化学沉积法在多孔的宽带半导体膜表面沉积多种窄带半导体量子点，具体包括如下步骤：

(1)先将多孔的宽带半导体膜电极在窄带半导体金属阳离子溶液中浸渍20-240秒，金属阳离子溶液的浓度在5mmol/L至200mmol/L之间；

(2)用溶剂洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的金属阳离子，吹干；

(3)将吸附了金属阳离子的宽带半导体膜电极在窄带半导体阴离子溶液中浸渍20-240秒，阴离子溶液的浓度在5mmol/L至200mmol/L之间；

(4)用溶剂洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的阴离子，并吹干；

(5)重复步骤(1)至(4)2-35次，以在多孔的宽带半导体膜电极表面沉积第一种窄带半导体量子点；

(6)更换窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液，按照步骤(1)至(5)分别沉积不同种类的窄带半导体量子点，使半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加，通过步骤(1)至(4)重复次数的多少来控制量子点晶粒大小，使量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV之间且由里至外依次减小，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。

8.根据权利要求7所述的制备宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于所述窄带半导体金属阳离子溶液选自Cd²⁺、Hg²⁺、Sn⁴⁺、Sb³⁺、Cu²⁺、In³⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺离子溶液，阴离子溶液选自S^2-、Se^2-离子溶液。

9.根据权利要求7或8所述的制备宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于金属阳离子溶液和阴离子溶液的浓度在20mmol/L至50mmol/L之间。

10.根据权利要求7或8所述的制备宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于所述窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液采用非水溶液体系。