[发明专利]一种氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化银复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于半导体薄膜技术领域，公开了一种氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化银复合膜及其制备方法和应用。所述复合膜是以甲醇为溶剂，氯化钨为钨源，配置反应前驱液，将氧化锡光子晶体放入高压反应釜内胆，将反应前驱液倒入高压反应釜内胆，密封后干燥恒温反应后，再进行退火处理，得到氧化锡光子晶体掺杂氧化钨薄膜；接着将氧化锡光子晶体掺杂氧化钨薄膜分别浸泡在硝酸银和硫化钠的水溶液中，自然晾干后在氮气环境下50～70℃加热制得。该方法采用溶剂热合成，在氧化锡光子晶体上掺杂氧化钨颗粒，再用原位合成法负载硫化银颗粒，制作出半导体薄膜。该薄膜可作为太阳能电池的阳极应用在太阳能电池领域中。

技术领域

本发明属于半导体薄膜技术领域，更具体地，涉及一种氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化银复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

近些年，环境污染成为人们亟待解决的一个重要问题。因半导体材料展现出独特的性能，使其为催化降解污染物注入了新的活力。尤其是面对水污染处理这一严峻的挑战，半导体催化剂能够吸收利用太阳光这一绿色能源来催化降解废水中的有机物，光催化效率高、安全性好,能降解几乎所有的有机污染物,使得开发比表面积大、光催化活性高、光响应范围广的光催化材料和经济、有效、环境友好的光催化废水处理技术成为当下研究的重要内容。

二氧化锡是一种非常重要的宽能级N型半导体金属氧化物(禁带宽度为3.6eV)由于其具有良好的气敏性能和独特的光学、电学性能，在气敏元件、气体传感器、电极材料及太阳能电池等多种领域有着广阔的应用前景。然而随着人们对二氧化锡的进一步研究，发现它也是一种很好的光催化剂，越来越多的人将其应用到光催化领域。光催化作用是在具有较高能量的紫外光照射下激发产生的，但是由于二氧化锡具有较宽的能级，因此只有较小波长的紫外光才能激发它的光催化作用，使得其对太阳光的利用率较低。另外，由于在光催化的过程中发挥关键作用的光生电子-空穴对不稳定而很容易复合，这也限制了二氧化锡光催化作用的发挥。因此，为了更好的发挥二氧化锡在光催化领域中的作用就必须解决两个方面的问题：(1)减小禁带宽度；(2)降低光生电子-空穴对的复合率。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明的目的在于提供了一种氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化银复合膜。

本发明另一目的在于提供了上述氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化银复合膜的制备方法。采用溶剂热合成法在氧化锡光子晶体上负载氧化钨颗粒，再在其上负载硫化银，制作出半导体薄膜，该方法制备工艺简单且成本低廉。

本发明再一目的在于提供了上述氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化银复合膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化银复合膜，所述复合膜是将氯化钨加入溶剂中配置反应前驱液，将氧化锡光子晶体放入高压反应釜内胆，将反应前驱液倒入高压反应釜内胆，密封后干燥在80～120℃恒温反应后，再在450～500℃下进行退火，得到氧化锡光子晶体负载氧化钨薄膜；再将氧化锡光子晶体负载氧化钨薄膜分别浸泡在硝酸银和硫化钠水溶液中，自然晾干后在氮气环境下50～70℃煅烧制得。

优选地，所述溶剂为甲醇或乙醇。

优选地，所述硝酸银水溶液的浓度为50mmol/L～1mol/L。

优选地，所述氯化钨的物质的量和溶剂的体积比为(0.6～0.8)mmol：1L。

优选地，所述退火的时间为1～3h，所述煅烧的时间为1～2h，所述恒温反应的时间为8～12h。

优选地，所述氧化锡光子晶体是将干净的FTO玻璃导电面浸泡在聚苯乙烯溶液中在55～65℃恒温15～30h，然后再浸泡在氯化锡溶液中，430～500℃退火1～2h制得。

优选地，所述聚苯乙烯溶液的浓度为50～80mmol/L，所述氯化锡溶液的浓度为0.5～0.8mol/L。