TiO_(2)/CdS/α-Fe_(2)O_(3)异质结构光阳极的制备及性能研究OA

为改善TiO_(2)光阳极的光吸收范围窄、光生载流子复合率高等问题,本研究采用水热法与连续离子层吸附反应法相结合的工艺,成功制备了TiO_(2)/CdS/α-Fe_(2)O_(3)三元异质结薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见光吸收光谱和三电极光电测试系统对所制备光阳极的晶相、微观形貌、光学特性和光电化学性质进行了系统的表征和分析。测试结果显示,TiO_(2)纳米片表面均匀负载CdS纳米颗粒,α-Fe_(2)O_(3)以规整纳米刺形态致密生长于复合体系表面;TiO_(2)/CdS/α-Fe_(2)O_(3)三元异质结薄膜的光吸收边红移至595 nm,较纯TiO_(2)和TiO_(2)/CdS二元复合薄膜有显著拓宽,其最大光电流密度达2.37 mA/cm^(2),分别为纯TiO_(2)和TiO_(2)/CdS的24倍和1.9倍。研究表明,TiO_(2)/CdS/α-Fe_(2)O_(3)光阳极的性能提升归因于CdS和α-Fe_(2)O_(3)拓宽了TiO_(2)的光响应范围,以及三者形成了阶梯式能级结构,有效促进光生电子-空穴对的分离与输运,降低载流子复合率。本研究为TiO_(2)基光阳极的结构优化与性能提升提供了可行方案和实验依据。