一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘的光電化學(xué)電極領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光電化學(xué)是利用太陽能的方式之一，合并光化學(xué)與電化學(xué)方法，通過金屬或半導(dǎo)體電極材料吸收光，產(chǎn)生能量累積或電極反應(yīng)，完成光能與電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。光電化學(xué)比較于其他獲取太陽能的方法的優(yōu)勢在于其低成本，但轉(zhuǎn)換效率低，電極上易出現(xiàn)電子空穴再結(jié)合的現(xiàn)象。因此，光電化學(xué)電極需要具備快速傳輸電子的能力。
[0003]硫化鎘是本征η型半導(dǎo)體，在光電轉(zhuǎn)換和光催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。納米硫化鎘具有更大的比表面積、小尺度效應(yīng)和量子尺度效應(yīng)。量子尺寸效應(yīng)使硫化鎘的能級改變、能隙變寬，吸收和發(fā)射光譜向短波方向移動;表面效應(yīng)引起CdS納米微粒表面原子輸運和構(gòu)型的變化，同時也引起表面電子自旋構(gòu)像和電子能譜的變化。目前主要采用的二氧化鈦復(fù)合硫化鎘的光電化學(xué)電極，但是由于二氧化鈦本身的電子傳輸能力較弱，其技術(shù)進(jìn)入瓶頸期。在此基礎(chǔ)上，人們通過石墨烯負(fù)載硫化鎘，但是傳統(tǒng)的二維石墨烯由于其二維平面結(jié)構(gòu)，所負(fù)載的硫化錦材料有限。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘的光電化學(xué)電極。
[0005]本實用新型所涉及的一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)電極，包括光電化學(xué)陽極1、透明襯底2、接引電路3、導(dǎo)電銀漿4、ΑΒ膠封裝層5;光電化學(xué)陽極I采用三維石墨稀復(fù)合納米硫化鎘，三維石墨稀泡沫復(fù)合納米硫化鎘固定在透明襯底2上，三維石墨稀泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面通過導(dǎo)電銀漿4連接接引電路3，在三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面連接接引電路3的部分、導(dǎo)電銀漿4處以及接弓I電路3接觸透明襯底2的部分上覆蓋有AB膠封裝層5。
[0006]進(jìn)一步的，所述接引電路3為銅線或銀線。
[0007]進(jìn)一步的，所述透明襯底2為ΡΕΤ、玻璃或石英為基材的透明材料。
[0008]本實用新型的原理是:三維石墨烯泡沫同時具備巨大的比表面積以及高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。由于采用三維石墨烯復(fù)合納米硫化鎘作為光電化學(xué)陽極，而光電化學(xué)電極的光電轉(zhuǎn)換效率與光電化學(xué)陽極上的吸光粒子負(fù)載量以及陽極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電子傳輸?shù)乃俾视兄苯雨P(guān)系，吸光粒子負(fù)載量越多，器件的光電轉(zhuǎn)換效率越高；陽極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電子傳輸速率越大，器件的光電轉(zhuǎn)換效率越高。
[0009]三維石墨烯泡沫是二維石墨烯在三維空間當(dāng)中的一種存在方式，是將二維石墨烯擴(kuò)展到三維結(jié)構(gòu)的重要方式之一。三維石墨烯泡沫不僅保留了二維石墨烯原有優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)，同時由于其泡沫狀多孔的微觀結(jié)構(gòu)，賦予其低密度，大比表面積和高導(dǎo)電性。三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘作為光電化學(xué)陽極材料所提供的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)具備快速傳輸電子的能力，減少電子空穴對結(jié)合，擴(kuò)寬了納米硫化鎘的吸收光光譜范圍，提高了復(fù)合后材料的光電轉(zhuǎn)換器件效率。
[0010]納米硫化鎘通常很少單獨應(yīng)用，是因為其自身具有大量高效的光生載流子，但由于硫化鎘的載流子傳輸能力弱，就又導(dǎo)致光生載流子大量的重新復(fù)合，從而又降低其光電轉(zhuǎn)換效率。因此硫化鎘的應(yīng)用需要能有效輔助其快速傳輸光生載流子的材料。對于傳統(tǒng)的硫化鎘復(fù)合材料，通常為金屬氧化物，金屬氧化物為多孔結(jié)構(gòu)，有大的表面積，可以負(fù)載更多納米硫化鎘，但電子輸運能力卻較弱。石墨烯材料發(fā)展以來，將三維石墨烯與硫化鎘復(fù)合，可以通過石墨烯的超強(qiáng)電子傳輸能力來提高整體的電學(xué)特性。但現(xiàn)有的三維石墨烯是通過自組裝制備的，這種偏近于化學(xué)制備的方法所制備的三維石墨烯在電子輸運能力上并未達(dá)到其理想要求。三維石墨烯泡沫的制備是通過化學(xué)氣相沉積法，該法制備的三維石墨烯泡沫已經(jīng)被證實了擁有接近二維石墨烯的電子輸運能力。因此，對比現(xiàn)有的三維石墨烯復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)陽極，三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)陽極具有更好光電轉(zhuǎn)換特性，以及更低的阻抗。
【附圖說明】
[0011]圖1是三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘的光電化學(xué)電極;其中I為光電化學(xué)陽極，2為透明襯底，3為接引電路，4為導(dǎo)電銀漿，5為AB膠封裝層；
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0013]本實用新型的原理是:三維石墨烯泡沫同時具備巨大的比表面積以及高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。由于采用三維石墨烯復(fù)合納米硫化鎘作為光電化學(xué)陽極，而光電化學(xué)電極的光電轉(zhuǎn)換效率與光電化學(xué)陽極上的吸光粒子負(fù)載量以及陽極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電子傳輸?shù)乃俾视兄苯雨P(guān)系，吸光粒子負(fù)載量越多，器件的光電轉(zhuǎn)換效率越高；陽極導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的電子傳輸速率越大，器件的光電轉(zhuǎn)換效率越高。因此這種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘作為光電化學(xué)陽極制備的光電化學(xué)電極具備快速傳輸電子的能力，減少了電子空穴的再結(jié)合，擴(kuò)寬了納米硫化鎘的吸收光光譜范圍，并且同時提高了電極的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0014]實施列I
[0015]一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘的光電化學(xué)電極，如圖1所示，包括光電化學(xué)陽極1、透明襯底2、接引電路3、導(dǎo)電銀漿4、AB膠封裝層5;光電化學(xué)陽極I采用三維石墨烯復(fù)合納米硫化鎘，三維石墨稀泡沫復(fù)合納米硫化鎘固定在透明襯底2上，三維石墨稀泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面通過導(dǎo)電銀楽4連接接引電路3，在三維石墨稀泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面連接接引電路3的部分、導(dǎo)電銀漿4處以及接引電路3接觸透明襯底2的部分上覆蓋有AB膠封裝層5。接引電路3為銀線。透明襯底2為PET為基材的透明材料。
[0016]在以上實施例中銅線可以替代銀線作為接引電路3，玻璃或石英為基材的透明材料可以替代PET為基材的透明材料作為透明襯底2。
[0017]三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘的主體為三維石墨烯泡沫，三維石墨烯泡沫是以鎳泡沫為襯底進(jìn)行石墨烯薄膜生長，刻蝕鎳，形成自己能夠把自己支撐起來的泡沫狀三維石墨烯。將三維石墨烯泡沫進(jìn)行硫化鎘納米顆粒的復(fù)合，獲得三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘。
【主權(quán)項】
1.一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)電極，其特征在于，包括光電化學(xué)陽極(I)、透明襯底(2)、接引電路(3)、導(dǎo)電銀漿(4)、AB膠封裝層(5);光電化學(xué)陽極(I)采用三維石墨烯復(fù)合納米硫化鎘，三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘固定在透明襯底(2)上，三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面通過導(dǎo)電銀漿(4)連接接引電路(3)，在三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面連接接引電路(3)的部分、導(dǎo)電銀漿(4)處以及接引電路(3)接觸透明襯底(2)的部分上覆蓋有AB膠封裝層(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)電極，其特征在于，所述接引電路(3)為銅線或銀線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)電極，其特征在于，所述透明襯底(2)為PET、玻璃或石英為基材的透明材料。
【專利摘要】本實用新型公開了一種三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘光電化學(xué)電極，包括光電化學(xué)陽極、透明襯底、接引電路、導(dǎo)電銀漿、AB膠封裝層；光電化學(xué)陽極采用三維石墨烯復(fù)合納米硫化鎘，固定在透明襯底上，三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面通過導(dǎo)電銀漿連接接引電路，在三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘表面連接接引電路的部分、導(dǎo)電銀漿處以及接引電路接觸透明襯底的部分上覆蓋有AB膠封裝層。三維石墨烯具有優(yōu)秀的導(dǎo)電網(wǎng)格和大的比表面積，提供硫化鎘充分的導(dǎo)電通道用于傳輸電子，減少光電流損失。這種新型低成本、有利于規(guī)?；a(chǎn)的三維石墨烯泡沫復(fù)合納米硫化鎘的光電化學(xué)電極將在光電化學(xué)電極和傳感器領(lǐng)域擁有潛在的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01L31/0224, H01L31/0296, H01L31/0256
【公開號】CN205319167
【申請?zhí)枴緾N201620049492
【發(fā)明人】孫泰, 魏大鵬, 劉盾, 于樂泳, 楊俊 , 胡云, 史浩飛, 杜春雷
【申請人】中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月19日