[发明专利]一种CsPW11

权利要求书

1.一种CsPW₁₁Fe/Si异质结复合光电材料，其特征在于：CsPW₁₁Fe纳米颗粒有序生长于Si基底表面刻蚀出的孔洞中，呈现出“乳突”状排列；所述CsPW₁₁Fe纳米颗粒尺寸为95～105nm，Si基底表面刻蚀出的孔洞尺寸为1～3μm。

2.根据权利要求1所述的CsPW₁₁Fe/Si异质结复合光电材料，其特征在于：所述CsPW₁₁Fe纳米颗粒尺寸为100nm，Si基底表面刻蚀出的孔洞尺寸为2μm。

3.根据权利要求1所述的CsPW₁₁Fe/Si异质结复合光电材料，其特征在于：Si基底表面的高度有序孔洞是通过化学辅助刻蚀所实现的。

4.根据权利要求1所述的CsPW₁₁Fe/Si异质结复合光电材料，其特征在于：CsPW₁₁Fe与Si之间实现了紧密结合，并形成了p-n异质结。

5.一种根据权利要求1所述的CsPW₁₁Fe/Si异质结复合光电材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1.CsPW₁₁Fe的制备

(1)Na₇PW₁₁O₃₉的制备：

分别取Na₂HPO₄·12H₂O和Na₂WO₄·2H₂O于烧杯中，用去离子水进行溶解，然后用浓HNO₃调pH，油浴搅拌加热至85℃，保持此温度持续搅拌加热至溶液体积减半后自然冷却，加入80～100mL丙酮，搅拌均匀后静置一段时间，用吸管移走上层丙酮，重复此操作，直至取上层液做棕色环实验显示无NO₃^-，剩余的下层液置于烘箱中50℃蒸发干燥，研磨得到纯白色粉末，即Na₇PW₁₁O₃₉；

(2)Na₄PW₁₁O₃₉Fe(III)(H₂O)的制备：

取Na₇PW₁₁O₃₉溶于去离子水，在磁力搅拌油浴锅上于搅拌加热下缓慢滴加含有Fe(NO₃)₃·9H₂O的溶液，至出现沉淀后停止加热，冷却，过滤，将滤液于90℃的油浴锅上蒸发至体积15～25mL后冷却，加入丙酮滤去沉淀，蒸去丙酮，重复此操作，直至无沉淀为止，于80℃下蒸去丙酮，余液在50℃烘箱中干燥，研磨得到浅黄色固体粉末，即Na₄PW₁₁O₃₉Fe(III)(H₂O)；

(3)CsPW₁₁Fe的制备：

称取一定比例的Na₄PW₁₁O₃₉Fe(III)(H₂O)和CsCl置于两个烧杯中，加入适量超纯水溶解，在搅拌下将溶解好的CsCl溶液缓慢滴入Na₄PW₁₁O₃₉Fe(III)(H₂O)溶液中，直至不再有黄色沉淀生成停止滴加；抽滤后收集Cs₄PW₁₁Fe滤渣，经去离子水洗涤后于室温下干燥，研磨得到淡黄色粉末，即CsPW₁₁Fe；

2.金溶胶的制备及硅片的预处理和刻蚀

(1)金溶胶的制备：

在装有回流冷凝管和温度探头的平底烧瓶中加入HAuC1₄溶液，磁力搅拌下加热，然后向其中加入一定量的柠檬酸钠溶液，溶液加入过程要迅速；反应过程中溶液由无色透明逐渐变成浅红色，当溶液最终变成酒红色澄清透明溶液时，立即关闭温度，停止加热并保持持续高速搅拌至自然冷却到反应完毕，即得到金溶胶；

(2)硅片的预处理：

将硅片切割，经超声清洗后制成单晶硅片；

(3)金纳米粒子在硅片上的组装；

(a)经上述处理的单晶硅片放入配置好的PDDA溶液中浸泡2h，使PDDA在水溶液中溶解后氯离子被分解，剩下的聚合物带正电，使其修饰到硅片表面；

(b)将经过PDDA修饰后的硅片用蒸馏水清洗净；

(c)将修饰后硅片放入上述制备好的金溶胶中，使其在单晶硅表面形成相对分散均匀，不黏连的单层金纳米粒子层；

(d)金纳米粒子组装结束后，用超纯水清洗干净放置于恒温干燥箱干燥备用；

(4)化学辅助刻蚀硅表面孔洞；

3.CsPW₁₁Fe/Si异质结复合光电材料的制备

将CsPW₁₁Fe盐，加入到反应釜中，采用高温水热反应，在单晶硅片表面刻蚀的孔洞中生长CsPW₁₁Fe，得到CsPW₁₁Fe/Si异质结复合光电材料。