[发明专利]一种Ta3N5薄膜的制备方法及Ta3N5薄膜的应用

摘要

本发明公开了一种Ta₃N₅薄膜的制备方法，采用金属Ta片先化学腐蚀再氧化氮化的方法制备Ta₃N₅薄膜。本发明还公开了制备的Ta₃N₅薄膜的应用，将该Ta₃N₅薄膜作为光阳极用于太阳能分解水制氢。本发明通过化学腐蚀的引入一方面消除了金属Ta表面的富氧层，从而减少了最终制备的Ta₃N₅薄膜表面的载流子复合中心，减少了光生载流子表面复合；另一方面腐蚀造成金属Ta表面粗糙度增加，从而增加了最终制备的Ta₃N₅薄膜的表面粗糙度和比表面积，增大了电解液和Ta₃N₅薄膜的接触面积。本发明提高了Ta₃N₅薄膜的光吸收效率、光生载流子分离效率及载流子传输效率，Ta₃N₅光阳极的光电流及量子转化效率均有大幅提高。

主权项

1.一种Ta₃N₅薄膜的制备方法，其特征是，采用金属Ta片先化学腐蚀再氧化氮化的方法制备Ta₃N₅薄膜，具体包括以下步骤：将清洗过的Ta片放入40 %的KOH水溶液中进行化学腐蚀，KOH水溶液温度通过油浴加热保持在110℃，腐蚀时间为1小时；将腐蚀后的金属Ta片取出，用去离子水冲洗，并用乙醇和去离子水分别超声震荡30分钟，用以除去表面腐蚀残留物；上述腐蚀及清洗步骤重复3次；将腐蚀后的金属 Ta放入箱式炉中，在550℃～560℃的温度范围内在空气气氛下加热30分钟，得到Ta₂O₅/Ta；最后将得到的Ta₂O₅/Ta放入管式炉中，在850℃在氨气气氛下加热8小时，得到比表面积大的Ta₃N₅/Ta。