CdS/TiO₂纳米晶薄膜的原位法制备及光电化学性能研究

刘灿军¹，陈述¹，李洁²

1. 湖南科技大学化学化工学院理论有机化学与功能分子教育部重点实验室2. 中南大学化学化工学院

摘 要：CdS/TiO₂异质结薄膜因其优异的可见光催化性能,在光催化领域引起了广泛关注。然而,目前传统方法制备的CdS/TiO₂薄膜可能存在交界面结合不紧密的问题,不利于光生载流子在交界面处的传输。因此,本研究基于原位转换的原理（TiO₂→CdTiO₃→CdS）,将TiO₂纳米晶表层原位转换成CdS,制备了CdS/TiO₂纳米晶薄膜。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）手段对样品薄膜的形貌和结构进行了表征。由表征结果可知,在TiO₂纳米晶表面形成了CdS,构成了交界面结合紧密的CdS/TiO₂异质结薄膜。光电化学性能研究表明,与传统的连续离子层吸附反应法（SILAR）制备的薄膜相比,原位法制备的CdS/TiO₂薄膜的光电流密度更高,达到9.8 mA·cm^–2（V=0.4 V（vs.RHE））;交流阻抗谱（EIS）结果表明,原位法制备的CdS/TiO₂薄膜具有更小的电荷传输电阻,说明原位法形成的CdS/TiO₂异质结结合更紧密,能减小光生载流子在CdS/TiO₂界面处的传输阻力,降低光生载流子在传输过程中的复合几率,进而提高CdS/TiO₂薄膜的光电化学性能。

关键词：CdS/TiO2;光电化学性能;原位法;光阳极;异质结;