[发明专利]一种Au纳米颗粒改性Nd掺杂BiFeO3薄膜光电极及其制备方法

摘要

本发明属于半导体薄膜领域，具体涉及一种Au纳米颗粒改性Nd掺杂BiFeO₃薄膜光电极及其制备方法。本发明提供了一种Au纳米颗粒改性Nd掺杂BiFeO₃(BFO)薄膜光电极及其制备方法，其特点在于，通过光致还原法在溶胶凝胶法制备的Nd掺杂BFO薄膜表面上负载Au纳米颗粒，其中Nd掺杂BFO薄膜是由颗粒尺寸约300～500nm的纳米颗粒堆叠而成，而Au纳米颗粒比较均匀地分布在Nd掺杂BFO薄膜光电极表面。通过Au纳米颗粒修饰和Nd元素掺杂的修饰改性后，能够提高BFO薄膜的光吸收能力、促进光生载流子的迁移和分离效率，大大改善了BFO薄膜光电极的光电化学性能。

主权项

1.一种Au纳米颗粒改性Nd掺杂BiFeO3(BFO)薄膜光电极，其特征在于：Nd掺杂和负载Au纳米颗粒两种改性手段相结合对BFO薄膜进行修饰改性，其中，Nd掺杂BFO薄膜是由颗粒尺寸为300～500nm的纳米颗粒堆叠而成，而Au纳米颗粒比较均匀地分布在Nd掺杂BFO薄膜光电极表面；其制备方法是利用光致还原法在溶胶凝胶法制备的Nd掺杂BFO薄膜表面上负载Au纳米颗粒，具体包括如下步骤：(1)将一定量的五水硝酸铋和六水硝酸钕按照一定摩尔比例溶于适量体积的乙二醇，超声10分钟，然后加入适量冰醋酸继续超声10分钟，随后加入与前述硝酸铋和硝酸钕相同摩尔量的九水硝酸铁，超声10分钟，最后在溶液中加入适量的聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷(PEO‑PPO‑PEO，商业名称P123)作为模板剂，超声30分钟后放在室温下陈化24小时，获得下一步制备Nd掺杂BFO薄膜用的前驱体溶胶；(2)将步骤(1)配制的前驱体溶胶通过匀胶机在一定的转速和一定的旋涂时间下均匀旋涂在清洗后的FTO导电玻璃表面，然后在150度热台上烘干，随后将烘干后样品放入马弗炉内550度煅烧30分钟，自然冷却到室温后，即可制备得到Nd掺杂BFO薄膜；(3)将步骤(2)制备的Nd掺杂BFO薄膜浸渍在由20毫升HAuCl4溶液、2毫升NaOH溶液和4毫升柠檬酸钠溶液所组成的混合溶液中，然后在250W高压汞灯下照射一段时间，光照结束后取出薄膜光电极分别用去离子水、无水乙醇冲洗，自然晾干，即可制备获得Au纳米颗粒改性Nd掺杂BiFeO3薄膜光电极。