[发明专利]一种Al2

说明书

本发明公开一种Al₂O₃‑Ag@TiO₂纳米棒光阳极复合材料及其制备方法，所述复合材料由Al₂O₃薄膜包覆Ag颗粒修饰的二氧化钛纳米棒阵列组装而成，其中Al₂O₃的厚度为厚度为5‑50nm，并通过1)TiO₂纳米棒阵列制备、2)Ag颗粒制备工艺、3)Al₂O₃薄膜制备工艺获得Al₂O₃‑Ag@TiO₂纳米棒光阳极复合材料。本发明采用的原子层沉积Al₂O₃薄膜钝化Ag颗粒修饰的TiO₂纳米棒阵列，采用钝化技术和敏化技术相结合提高TiO₂纳米棒阵列的简易方法，使TiO₂纳米棒阵列具有更高的光电转换效率。

技术领域

本发明属于光电化学技术领域，具体涉及一种Al₂O₃-Ag@TiO₂纳米棒光阳极复合材料及其制备方法。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)因其优良的光学特性和化学稳定性，被广泛地应用于光催化、电化学、环境净化和光伏等领域。其中二氧化钛纳米棒(TiO₂纳米棒)阵列具有合成简单、边界电阻小的特点，可以为光生载流子提供直接的传输通道，有效地促进它们的传输和转移，提高光电转换率，从而在光电化学领域中获得更多关注。

然而，TiO₂的宽带隙(～3.2eV)使其只对紫外光附近能量有较强的吸收，限制了其对可见光的利用率；另外，光生电子-空穴对的快速复合也抑制了光电流响应。为了解决这些问题，研究人员已经开发了许多方法，包括窄带隙半导体的掺杂、量子点敏化以及贵金属纳米粒子改性等。人们发现，在TiO₂上负载 Au、Ag、Pt等贵金属纳米颗粒，一方面可以促进TiO₂表面光生电子-空穴对分离；另一方面还可以改变TiO₂能带结构，使其可以吸收低能量光子，增加光源利用率，从而提高TiO₂光电转换效率。其中Ag相对成本低，并且具有杀菌作用，更受人们青睐。

但是，Ag修饰TiO₂后，TiO₂表面存在的缺陷对电子造成的“俘获/脱俘”现象和无序结构导致电子传输路径曲折复杂等问题，依然会增加电子在传输过程中与空穴发生复合的几率；另外，二氧化钛薄膜内正的固定电荷密度较大，会导致寄生电容效应，都将降低太阳能电池光电转换效率。因此，提高TiO₂光电转换性能，不仅要促进光生电子-空穴对分离，还要降低表面表面缺陷，消除二氧化钛薄膜内正的固定电荷，提高二氧化钛载流子复合率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种Al₂O₃-Ag@TiO₂纳米棒光阳极复合材料及其制备方法，采用钝化技术和敏化技术相结合提高TiO₂纳米棒阵列的简易方法，使TiO₂纳米棒阵列具有更高的光电转换效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种Al₂O₃-Ag@TiO₂纳米棒光阳极复合材料，所述复合材料由Al₂O₃薄膜包覆Ag颗粒修饰的二氧化钛纳米棒阵列组装而成，其中Al₂O₃的厚度为厚度为 5-50nm。

一种Al₂O₃-Ag@TiO₂纳米棒光阳极复合材料的制备方法，包括以下步骤：