[发明专利]一种具有光学特性和整流效应的复合多层薄膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，尤其涉及一种具有光学特性和整流效应的复合多层薄膜材料及其制备方法。本发明提供了一种复合多层薄膜材料，包括交替设置的CuCrO₂薄膜和CuO薄膜；交替设置的一层所述CuCrO₂薄膜和一层所述CuO薄膜为一周期，所述交替设置的周期为6～14；所述CuCrO₂薄膜和所述CuO薄膜的厚度比为1：2。结果表明，本发明复合多层薄膜具有光学特性和整流效应，光吸收性能强，能够有效促进光生载流子的分离与迁移，提高光解水制氢反应时的效率，在太阳能利用和环境保护方面具有很大的应用前景。本发明还提供了一种复合多层薄膜材料的制备方法，该制备方法操作简单，成本低。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，尤其涉及一种具有光学特性和整流效应的复合多层薄膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

为实现能源的可持续发展，在众多能源中，可再生能源-太阳能光解水制氢已经成为焦点，自从Honda-Fujishima在20世纪70年代发现N型半导体TiO能够促使太阳光分解水以后，半导体材料在光催化分解水方面引起极大研究热潮。目前，通过两种半导体材料的复合结构形成PN结，可以有利于光生载流子的分离，但光吸收性能的改善相对不太明显；多层结构的光催化材料能大大拓宽对太阳光的吸收范围，却无法同时兼顾对光生载流子的有效分离。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有光学特性和整流效应的复合多层薄膜材料及其制备方法和应用，用于解决现有光催化材料不能既提高光吸收性能，又提高光生载流子分离的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种具有光学特性和整流效应的复合多层薄膜材料，包括交替设置的CuCrO₂薄膜和CuO薄膜；

交替设置的一层所述CuCrO₂薄膜和一层所述CuO薄膜为一周期，所述交替设置的周期为6～14；

所述CuCrO₂薄膜和所述CuO薄膜的厚度比为1：2。

优选的，每层所述CuCrO₂薄膜的厚度为4.8nm～22.2nm；

每层所述CuO薄膜的厚度为4.8nm～22.2nm。

更优选的，每层CuCrO₂薄膜的厚度为6.7nm，每层CuO薄膜的厚度为13.3nm。

本发明中，复合多层薄膜材料的厚度为160nm～280nm，优选为180nm～240nm，更优选为200nm。

优选的，所述交替沉积的周期为6或10。

更优选的，交替沉积的周期为10。

本发明还提供了一种具有光学特性和整流效应的复合多层薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：

采用磁控溅射法在衬底的表面交替沉积CuCrO₂薄膜和CuO薄膜，得到具有光学特性和整流效应的复合多层薄膜材料；

其中，交替沉积在所述衬底表面的一层所述CuCrO₂薄膜和一层所述CuO薄膜为一周期，所述交替沉积的周期为6～14；

所述CuCrO₂薄膜和所述CuO薄膜的厚度比为1：2。

优选的，所述衬底为导电玻璃或石英玻璃。衬底优选为导电玻璃，导电玻璃优选为在钠钙玻璃表面镀了一层掺F的SnO₂的FTO玻璃。

优选的，所述衬底与所述CuCrO₂薄膜接触设置。