[发明专利]Ho掺杂Bi2

说明书

本发明公开了一种Ho掺杂Bi₂S₃纳米薄膜的制备方法。将FTO分别在含Bi(NO₃)₃·5H₂O的冰醋酸溶液和含Na₂S·9H₂O的甲醇溶液中浸泡，每次取出FTO烘干，如此重复三次，退火后制得Bi₂S₃/FTO。将含Bi(NO₃)₃·5H₂O、Ho(NO₃)₃·6H₂O、Na₂S₂O₃·5H₂O三种物质混合而成并且NaOH调节溶液pH值为4.8的反应液装入高压反应釜中，插入Bi₂S₃/FTO，在烘箱中反应，得光电压值为0.0747 V~0.2650 V的纯Bi₂S₃及Ho掺杂Bi₂S₃(Ho‑Bi₂S₃)纳米薄膜。本发明对原料及仪器要求不高、工艺简单、周期较短，产品的光电性能稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种Ho掺杂Bi₂S₃纳米薄膜的制备方法。

背景技术

硫化铋(Bi₂S₃)是一种禁带宽度为1.3eV～1.7eV的直接半导体，在105cm^-1范围内具有高的吸收系数，可吸收800nm内大部分可见光并转移电子，可以直接对太阳光进行利用，在太阳能材料、光电转换材料、光催化降解材料和光裂解制氢等领域具有重要的发展前景。Bi₂S₃因其窄带隙被导致空穴与电子容易复合和载流子寿命较低导致光电转换效率和量子转化效率较低，使应用受到很大程度的制约。为了改善Bi₂S₃的结构与性能，很多研究者通过复合和元素掺杂两个方面抑制光生电荷的复合、促进光生电荷的转移，从而提高Bi₂S₃薄膜的光电性能。复合主要是Bi₂S₃与其他类型的半导体形成异质结或同质结，使得光生电子发生转移从而提高量子转化效率。掺杂是改善材料性能的重要方法，也是研究半导体材料最成熟的方法之一，主要是通过掺杂普通的氧化物或稀土元素来实现改变带隙的目的。由于本征缺陷和非本征掺杂剂会显著影响载流子的寿命和电导率，因此对掺杂剂的选择和研究对于改善目前Bi₂S₃基太阳能电池的低效率至关重要。而对于Bi₂S₃掺杂改性的研究，多为金属掺杂，主要以过渡元素金属掺杂为主，可以改变Bi₂S₃的光学带隙，调整光吸收范围。目前，对Bi₂S₃掺杂改性的方法有很多，如共化学浴沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、磁控溅射法、电化学沉积法等等。本发明采用连续离子沉积法-水热法制备高光电转化性能的Ho掺杂Bi₂S₃纳米薄膜。制备工艺简单稳定，工艺参数较容易控制，反应条件温和，制备周期也相对较短，测样品光电转换性能较单纯水热法制备Bi₂S₃薄膜有所提高，目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续离子沉积法-水热法制备Ho掺杂Bi₂S₃(Ho-Bi₂S₃)纳米薄膜的方法。

具体步骤为：

(1)将0.0243g～0.0728g Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于10mL分析纯冰醋酸中得A溶液。