專利名稱：Cu₂O/TiO₂納米復合薄膜及其制備方法
技術領域：
本發明屬于環境科學領域，具體涉及一種Cu2CVTiO2納米復合薄膜，還涉及這種復合薄膜的制備方法。
背景技術：
環境和能源問題是現今人類所面臨的巨大難題和挑戰，因此對可持續的潔凈能源和高效的污染治理方式的尋求已成為世界各國競相研究的熱點。太陽能是一種最具潛力的清潔可再生能源，因其綠色、無污染、成本低、使用方便等特點備受人們關注。太陽能利用技術包括光電轉換和光熱轉換兩大領域，其中光電轉換所涉及的光催化及太陽能電池技術已在環境治理和能源轉化方面廣泛應用。目前具有優異光學性能及突出化學活性的材料主要為TiO2，它是一種能帶隙大于3.2eV的n型半導體，因具有化學活性穩定、催化活性高、價格低廉、無毒安全及可直接利用太陽能等特點，成為一種理想的潔凈能源生產材料及環境污染處理材料。但它的缺點是只能利用太陽能的紫外線部分(僅占不足5%的太陽能總能量)，使其在光電轉換領域的應用受到了限制。與此同時，光生電子、空穴的復合也是制約光催化及電池性能的重要原因。因此將光吸收響應區域擴展到可見光區(能量約占45%的太陽能總能量)、增加光生電子和空穴電子的復合時間及表面捕獲速率成為優化光催化及電池性能的關鍵因素。Cu2O為能帶隙為1.9 2.38eV的p型半導體，能吸收近紫外線(可被400 500nm可見光激發)，具有低毒、廉價、豐度大以及能帶隙可調等優越性，特別是納米級的Cu2O具有特殊的光學、電學及光電化學性質，在太陽能電池、光催化、超導體、制氫和電致變色等方面有著潛在的應用。目前商業化程度最高的太陽能電池是硅基太陽能電池，但其復雜的制備工藝及高昂的價格成本制約了進一步的發展；雖然如CdTe類無機薄膜太陽電池成本相對較低，但是CdTe有毒，會對環境產生污染；而有機化合物太陽能電池的穩定性及能量轉換效率較低。Cu2O作為太陽能電池的一種新材料，理論轉化效率可達20%，但目前為止文獻報道的Cu2O太陽能電池的最高效率僅為2% (據估計只要達到5%的光電轉換效率Cu2O太陽電池就會有較高經濟價值)。

發明內容
本發明的目的在于提供一種Cu20/Ti02納米復合薄膜，以解決現有技術存在的能量轉換效率低的問題。本發明的另一個目的是提供上述復合薄膜的制備方法。本發明的目的是這樣實現的，Cu20/Ti02納米復合薄膜，包括導電玻璃基底，導電玻璃基底上覆有納米TiO2薄膜和納米Cu2O薄膜。本發明還有如下特點:納米TiO2薄膜的厚度為100 300nm,納米Cu2O薄膜的厚度1.0 2.0 y m。

TiO2 粒徑為 20 30nm，Cu2O 粒徑為 400 700nm。本發明的另一個目的是這樣實現的，上述Cu2CVTiO2納米復合薄膜的制備方法，以導電玻璃為基底，先采用浸潰-提拉法涂上一層TiO2膠體溶液，形成TiO2納米層，然后再采用電沉積法沉積Cu2O納米層。具體包括步驟1:以導電玻璃基片為基底，將導電玻璃基片浸入TiO2膠體溶液中，平穩垂直勻速提拉形成TiO2薄膜，干燥后，于300°C煅燒后自然降溫至室溫。步驟2:以步驟I得到的覆有TiO2薄膜的導電玻璃基片為工作電極，以Pt電極為對電極，以飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，在含有二價銅離子的電解液中沉積Cu2O薄膜，在導電玻璃基片上形成Cu2CVTiO2納米復合薄膜，自然晾干，即可。上述步驟I中，TiO2膠體溶液由曲拉通TX-100、乙酰丙酮、P25納米1102和蒸餾水制成；各組分的摩爾比為曲拉通TX-100:乙酰丙酮:P25納米TiO2:蒸餾水=1:3:19:840 ；其制備方法為將P25納米TiO2粉末放入瑪瑙研缽，依次加入乙酰丙酮和1/10總體積的蒸餾水研磨成膏體狀，最后加入剩下的蒸餾水和曲拉通TX-100繼續研磨40min。上述步驟I中，平穩垂直勻速提拉形成TiO2薄膜為將清洗后的導電玻璃基片浸入TiO2膠體溶液中停留50 60s，以4 6cm/min的速度平穩垂直勻速提拉形成TiO2濕膜，然后將TiO2濕膜在100°C條件下干燥5min ;最后將干燥的TiO2薄膜于300°C煅燒30min后自然降溫至室溫。上述步驟2中，含有二價銅離子的電解液為用蒸餾水配制，含有0.10 0.20mol/L 的 CH3C00Na、0.02 0.04mol/L 的(CH3COO)2Cu 和 0 7.0mmoI/L 的 KCl，用冰乙酸和
4.0moI/L 的 NaOH 溶液調節 pH 為 5.50 5.75。上述步驟2中，沉積電位為-0.075 -0.225V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min ;將沉積所得的Cu20/Ti02納米復合薄膜于無水乙醇中浸泡5min,自然晾干。本發明的有益效果是:1、本發明Cu20/Ti02納米復合薄膜具有較窄的禁帶寬度，400 450nm范圍內可見光吸收率比Cu20/IT0薄膜提高了近10%，增大了光電轉化效率。2、本發明Cu20/Ti02納米復合薄膜的制備方法通過改變電沉積Cu2O電解液中KCl添加劑的濃度，可以達到控制Cu2O晶體形貌及粒徑大小，增強Cu2O晶體的致密性，提高納米Cu20/Ti02薄膜在400 570nm范圍內可見光吸收率。3、本發明Cu2CVTiO2納米復合薄膜的制備方法采用在固體基質上沉積Cu2O薄膜，有利于納米顆粒的回收循環使用。


圖1是本發明實施例1制備的未摻雜氯化鉀的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖；圖2是本發明實施例2制備的氯化鉀濃度為1.0moI/L的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖；圖3為本發明實施例3制備的氯化鉀濃度為3.0mmoI/L的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖；圖4為本發明實施例4制備的氯化鉀濃度為5.0mmoI/L的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖；圖5為本發明實施例1、實施例4、實施例5、實施例6所得氯化鉀濃度及不同薄膜基底對Cu2O紫外-可見吸收光譜影響對比圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。Cu20/Ti02納米復合薄膜，包括導電玻璃基底，導電玻璃基底上覆有納米TiO2薄膜和納米Cu2O薄膜；Ti02薄膜的厚度為100 300nm, Cu2O薄膜的厚度1.0 2.0 y m ；Ti02粒徑為20 30nm, Cu2O粒徑為400 700nm。本發明為Cu20/Ti02納米復合薄膜的制備方法，具體步驟如下:1、導電玻璃的清洗將導電玻璃基底(35mmX 15mmX 1mm)依次用丙酮、乙醇超聲清洗,最后去離子水清洗并自然晾干。2、TiO2膠體溶液的制備首先量取試劑的摩爾比為曲拉通TX-100:乙酰丙酮:P25 =H2O=I:3:19:840，然后將P25納米TiO2粉末放入瑪瑙研缽，依次加入乙酰丙酮和1/10總體積的蒸餾水研磨成膏體狀，最后分三次緩慢加入剩下蒸餾水和曲拉通TX-100繼續研磨40min，制得TiO2膠體溶液。3、TiO2薄膜的制備以導電玻璃為基底采用浸潰-提拉法進行涂膜，將清洗后的導電玻璃基片浸入膠體溶液中停留50 60s，以4 6cm/min的速度平穩垂直勻速提拉，然后將濕膜置于烘箱在100°C條件下干燥5min，對多層薄膜的制備，則將樣品重復提拉干燥。最后將烘干的薄膜于馬弗爐中300°C煅燒30min后自然降溫至室溫，得到TiO2薄膜。4、電解液的配制電解液組成為用蒸餾水配制的0.10 0.20mol/L的CH3C00Na、0.02 0.04mol/L的(CH3COO)2Cu和0 7.0mmoI/L的KC1，用冰乙酸和4.0moI/L的NaOH溶液調節電解液pH 為 5.50 5.75 ;5、形貌可控的Cu2CVTiO2薄膜的制備采用三電極電化學體系(工作電極、對電極和參比電極)，以制備好的TiO2薄膜前驅體為工作電極、Pt電極為對電極、飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電解液的組成為用蒸餾水配制的含有 0.10 0.20mol/L 的 CH3COONa^0.02 0.04mol/L 的(CH3COO)2Cu 和 0
7.0mmoI/L的KC1，冰乙酸和4.0moI/L的NaOH溶液調節電解液pH為5.50 5.75。在配制好的電解液中電沉積Cu2O薄膜，沉積電位范圍為-0.075 -0.225V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min。將沉積所得Cu2O納米薄膜(Cu20/Ti02)樣品于無水乙醇中浸泡5min,自然晾干，即得Cu20/Ti02薄膜。本發明的TiO2薄膜厚度由提拉次數控制，Cu2O薄膜厚度由沉積時間控制。目前商業化程度最高的太陽能電池是硅基太陽能電池，但其復雜的制備工藝及高昂的價格成本制約了進一步的發展；雖然如CdTe類無機薄膜太陽電池成本相對較低，但是CdTe有毒，會對環境產 生污染；而有機化合物太陽能電池的穩定性及能量轉換效率較低。Cu2O作為太陽能電池的一種新材料，理論轉化效率可達20%，但目前為止文獻報道的Cu2O太陽能電池的最高效率僅為2% (據估計只要達到5%的光電轉換效率Cu2O太陽電池就會有較高經濟價值)。因此，本發明根據Cu2O的能帶位置和良好的空穴導通性質，將Cu2O作為一種敏化半導體和寬帶隙半導體TiO2進行耦合以形成高催化效率的Cu2CVTiO2異質結構，從而進一步優化Cu2O的光催化效率及電池轉化效率。Cu2O及TiO2的結合可使可見光激發電子從Cu2O的導帶轉移TiO2的導帶上去，形成Ti3+中心和Cu2O空穴中心，使其光催化效率及電池性能得到提高；并有利于擴展TiO2薄膜的可見光區光吸收，提高光電轉化效率；同時這種高量子效率的特殊異質結構(P_n結)是太陽能電池的核心。此外，基于材料尺寸及形貌對其應用的重要性，可通過材料粒徑和形貌控制進一步優化材料性能。本發明在電沉積制備Cu20/Ti02納米薄膜時,通過改變電解液中氯化鉀的濃度實現納米Cu20/Ti02薄膜顆粒大小、致密性、形貌及可見光吸收率的控制，以獲取不同的應用價值。實施例1將氧化銦錫透明導電玻璃(ITO)基片(35mmX15mmXlmm)依次用丙酮、乙醇超聲清洗，然后去離子水清洗并自然晾干。稱取1.0g P25納米TiO2粉末于瑪瑙研缽中，加入
1.0mL蒸餾水和0.2mL乙酰丙酮研磨成膏體狀，然后分三次緩慢加入9.0mL蒸餾水和0.4mL曲拉通TX-100繼續研磨40min制得TiO2膠體溶液。將清洗后的ITO基片浸入膠體溶液中停留60s，以5cm/min的速度平穩垂直勻速提拉，然后將濕膜置于烘箱在100°C條件下干燥5min，對多層薄膜的制備，則將樣品重復提拉干燥。最后將烘干的薄膜于馬弗爐中300°C煅燒30min后自然降溫至室溫，得到TiO2ATO薄膜。采用三電極電化學體系(工作電極、對電極和參比電極)在制得的TiO2ATO薄膜前驅體上沉積Cu2O薄膜，以制備好的TiO2薄膜(Ti02/IT0)為工作電極，Pt電極為對電極、飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電解液組成為用蒸餾水配制的0.20mol/L的CH3COONa和0.04mol/L的(CH3COO) 2Cu，用冰乙酸和4.0mol/L的NaOH溶液調節電解液pH為5.65。其中沉積電位為-0.075V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min。將沉積所得Cu2O納米薄膜(Cu20/Ti02/IT0)樣品于無水乙醇中浸泡5min,自然晾干。 實施例2將氧化銦錫透明導電玻璃(ITO)基片(35mmX15mmXlmm)依次用丙酮、乙醇超聲清洗，然后去離子水清洗并自然晾干。稱取2.0g P25納米TiO2粉末于瑪瑙研缽中，加A 2.0mL蒸餾水和0.4mL乙酰丙酮研磨成膏體狀，然后分三次緩慢加入18.0mL蒸餾水和
0.8mL曲拉通TX-100繼續研磨40min制得TiO2膠體溶液。將清洗后的ITO基片浸入膠體溶液中停留50s，以4cm/min的速度平穩垂直勻速提拉，然后將濕膜置于烘箱在100°C條件下干燥5min，對多層薄膜的制備，則將樣品重復提拉干燥。最后將烘干的薄膜于馬弗爐中300°C煅燒30min后自然降溫至室溫，得到Ti02/IT0薄膜。采用三電極電化學體系(工作電極、對電極和參比電極)在制得的TiO2ATO薄膜前驅體上沉積Cu2O薄膜，以制備好的TiO2薄膜(Ti02/IT0)為工作電極，Pt電極為對電極、飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電解液組成為用蒸餾水配制的 0.1OmoI/L 的 CH3C00Na、0.02mol/L 的(CH3COO)2Cu 及 1.0mmoI/L 的 KC1，用冰乙酸和4mol/L的NaOH溶液調節電解液pH為5.75。其中沉積電位為-0.1V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min。將沉積所得Cu2O納米薄膜(Cu20/Ti02/IT0)樣品于無水乙醇中浸泡5min,自然晾干。實施例3將氧化銦錫透明導電玻璃(ITO)基片(35mmX15mmXlmm)依次用丙酮、乙醇超聲清洗，然后去離子水清洗并自然晾干。稱取2.0g P25納米TiO2粉末于瑪瑙研缽中，加A 2.0mL蒸餾水和0.4mL乙酰丙酮研磨成膏體狀，然后分三次緩慢加入18.0mL蒸餾水和
0.8mL曲拉通TX-100繼續研磨40min制得TiO2膠體溶液。將清洗后的ITO基片浸入膠體溶液中停留55s，以5cm/min的速度平穩垂直勻速提拉，然后將濕膜置于烘箱在100°C條件下干燥5min，對多層薄膜的制備，則將樣品重復提拉干燥。最后將烘干的薄膜于馬弗爐中300°C煅燒30min后自然降溫至室溫，得到Ti02/IT0薄膜。采用三電極電化學體系(工作電極、對電極和參比電極)在制得的TiO2ATO薄膜前驅體上沉積Cu2O薄膜，以制備好的TiO2薄膜(Ti02/IT0)為工作電極，Pt電極為對電極、飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電解液組成為用蒸餾水配制的 0.1OmoI/L 的 CH3C00Na、0.02mol/L 的(CH3COO)2Cu 及 3.0mmoI/L 的 KC1，用冰乙酸和4mol/L的NaOH溶液調節電解液pH為5.75。其中沉積電位為-0.1V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min。將沉積所得Cu2O納米薄膜(Cu20/Ti02/IT0)樣品于無水乙醇中浸泡5min,自然晾干。實施例4將氧化銦錫透明導電玻璃(ITO)基片(35mmX15mmXlmm)依次用丙酮、乙醇超聲清洗，然后去離子水清洗并自然晾干。稱取2.0g P25納米TiO2粉末于瑪瑙研缽中，加A 2.0mL蒸餾水和0.4mL乙酰丙酮研磨成膏體狀，然后分三次緩慢加入18.0mL蒸餾水和
0.8mL曲拉通TX-100繼續研磨40min制得TiO2膠體溶液。將清洗后的ITO基片浸入膠體溶液中停留60s，以6cm/min的速度平穩垂直勻速提拉，然后將濕膜置于烘箱在100°C條件下干燥5min，對多層薄膜的制備，則將樣品重復提拉干燥。最后將烘干的薄膜于馬弗爐中300°C煅燒30min后自然降溫至室溫，得到Ti02/IT0薄膜。采用三電極電化學體系(工作電極、對電極和參比電極)在制得的TiO2ATO薄膜前驅體上沉積Cu2O薄膜，以制備好的TiO2薄膜(Ti02/IT0)為工作電極，Pt電極為對電極、飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電解液組成為用蒸餾水配制的 0.1OmoI/L 的 CH3C00Na、0.02mol/L 的(CH3COO)2Cu 及 5.0mmoI/L 的 KC1，用冰乙酸和4mol/L的NaOH溶液調節電解液pH為5.75。其中沉積電位為-0.1V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min。將沉積所得Cu2O納米薄膜(Cu20/Ti02/IT0)樣品于無水乙醇中浸泡5min,自然晾干。實施例5將氧化銦錫透明導電玻璃(ITO)基片(35mmX15mmXlmm)依次用丙酮、乙醇超聲清洗，然后去離子水清洗并自然晾干。稱取2.0g P25納米TiO2粉末于瑪瑙研缽中，加A 2.0mL蒸餾水和0.4mL乙酰丙酮研磨成膏體狀，然后分三次緩慢加入18.0mL蒸餾水和
0.8mL曲拉通TX-100繼續研磨40min制得TiO2膠體溶液。將清洗后的ITO基片浸入膠體溶液中停留60s，以4cm/min的速度平穩垂直勻速提拉，然后將濕膜置于烘箱在100°C條件下干燥5min，對多層薄膜的制備，則將樣品重復提拉干燥。最后將烘干的薄膜于馬弗爐中300°C煅燒30min后自然降溫至室溫，得到Ti02/IT0薄膜。采用三電極電化學體系(工作電極、對電極和參比電極)在制得的TiO2ATO薄膜前驅體上沉積Cu2O薄膜，以制備好的TiO2薄膜(Ti02/IT0)為工作電極，Pt電極為對電極、飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電解液組成為用蒸餾水配制的 0.1OmoI/L 的 CH3C00Na、0.02mol/L 的(CH3COO)2Cu 及 7.0mmoI/L 的 KC1，用冰乙酸和4mol/L的Na OH溶液調節電解液pH為5.75。其中沉積電位為-0.1V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min。將沉積所得Cu2O納米薄膜(Cu20/Ti02/IT0)樣品于無水乙醇中浸泡5min,自然晾干。
實施例6將氧化銦錫透明導電玻璃(ITO)基片(35mmX15mmXlmm)依次用丙酮、乙醇超聲清洗，然后去離子水清洗并自然晾干。采用三電極電化學體系(工作電極、對電極和參比電極)在ITO前驅體上沉積Cu2O薄膜，以清洗過的ITO為工作電極，Pt電極為對電極、飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電解液組成為用蒸餾水配制的0.15mol/L的CH3COONa及0.03mol/L的(CH3COO)2Cu,用冰乙酸和4mol/L的NaOH溶液調節電解液pH為5.50。其中沉積電位為-0.225V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min。將沉積所得Cu2O納米薄膜(Cu20/IT0)樣品于無水乙醇中浸泡5min，自然晾干。結果對比分析圖1是本發明實施例1制備的未摻雜氯化鉀的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖；從圖1可以看出不添加氯化鉀時在TiO2薄膜基底上沉積的Cu2O為規則正八面體，粒徑較小(平均粒徑約400nm)。圖2是本發明實施例2制備的氯化鉀濃度為1.0moI/L的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖。圖2顯示在電解液中添加1.0mmoI/L的KCl時可得到截角八面體的Cu2O晶體。圖3為本發明實施例3制備的氯化鉀濃度為3.0mmoI/L的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖。從圖3可以明顯看出，在電解液中添加3.0mmol/L的KCl時可得到截二分之一邊長正八面體的Cu2O晶體形貌。圖4為本發明實施例4制備的氯化鉀濃度為5.0mmol/L的Cu20/Ti02薄膜掃描電鏡圖。從圖4可以看出在電解液中添加5.0mmol/L的KCl時可得到截角立方體的Cu2O晶體，并且薄膜的致密性有所提高。由此可知,KCl的加入可增大Cu2O晶體粒徑(平均粒徑約500 700nm),提高薄膜的致密性。當添加的KCl濃度在0 5.0mmol/L之間變化時，Cu2O晶體形貌由正八面體形演變為截角八面體、截二分之一邊長的正八面體、最終演變為截角立方體。這說明改變電解液中KCl的濃度即可實現對Cu2CVTiO2薄膜顆粒大小、形貌及致密性的控制，增強了 Cu2O/TiO2薄膜的應用性。此外KCl添加劑也可增大Cu20/Ti02薄膜在一定范圍內的可見光吸收率。圖5為本發明實施例1、實施例4、實施例5、實施例6所得氯化鉀濃度及不同薄膜基底對Cu2O紫外-可見吸收光譜影響對比圖。其中，曲線a為實施例6所得Cu2O薄膜紫外可見吸收光譜曲線；曲線b為實施例1所得Cu2O薄膜紫外可見吸收光譜曲線；曲線c為實施例4所得Cu2O薄膜紫外可見吸收光譜曲線；曲線d為實施例5所得Cu2O薄膜紫外可見吸收光譜曲線。圖5對比了在不同氯化鉀濃度、不同基底條件下沉積Cu2O所得Cu2O薄膜紫外可見吸收光譜。曲線a、b分別為無KCl條件下在ITO及TiO2基底上沉積Cu2O所得Cu2O薄膜紫外可見吸收光譜，可以得知在400 450nm范圍內，以TiO2為基底沉積所得的Cu2O薄膜對可見光的吸收率比ITO為基底所得的Cu2O提高了近10%，這說明相對于Cu2O薄膜，異質結Cu20/Ti02薄膜在一定范圍內對可見光的吸收率更具有優越性，可獲取更高的光電轉化效率。曲線c、d分別為TiO2基底條件下添加5.0mmol/L、7.0mmol/L的KCl時沉積Cu2O所得Cu2O薄膜紫外可見吸收光譜,可以看出隨著氯離子濃度的增大，Cu20/Ti02在400 570nm范圍內對可見光的吸收率逐步增大，即Cu2O薄膜的光吸收率隨氯化鉀濃度的增大而增大，可達到改善薄膜的光電轉化效率的目的。 因此可以通過改變氯化鉀的濃度實現TiO2薄膜基底上Cu2O薄膜大小、形貌、致密性及光吸收率的控制，以增強Cu2CVTiO2薄膜在不同領域的應用性 。
權利要求
1.u20/Ti02納米復合薄膜，其特征在于，包括導電玻璃基底，導電玻璃基底上覆有納米TiO2薄膜和納米Cu2O薄膜。
2.按權利要求2所述的Cu20/Ti02納米復合薄膜,其特征在于,所述納米TiO2薄膜的厚度為100 300nm,納米Cu2O薄膜的厚度1.0 2.0 y m ；Ti02粒徑為20 30nm, Cu2O粒徑為 400 700nm。
3.按權利要求1或2所述的Cu2CVTiO2納米復合薄膜，其特征在于，所述導電玻璃基底為氧化銦錫透明導電玻璃。
4.按權利要求1-3任一項所述的Cu2CVTiO2納米復合薄膜的制備方法，其特征在于，以導電玻璃為基底，先采用浸潰-提拉法涂上一層TiO2膠體溶液，形成TiO2納米層，然后再采用電解法沉積Cu2O納米層。
5.按權利要求4所述的Cu2CVTiO2納米復合薄膜的制備方法，其特征在于，包括 步驟1:以導電玻璃基片為基底，將導電玻璃基片浸入TiO2膠體溶液中，平穩垂直勻速提拉形成TiO2薄膜，干燥后，于300°C煅燒后自然降溫至室溫； 步驟2:以步驟I得到的覆有TiO2薄膜的導電玻璃基片為工作電極，以Pt電極為對電極，以飽和甘汞電極為參比電極，在含有二價銅離子的電解液中沉積Cu2O薄膜，在導電玻璃基片上形成Cu2CVTiO2納米復合薄膜，自然晾干，即可。
6.按權利要求5所述的Cu20/Ti02納米復合薄膜的制備方法,其特征在于,步驟I中，TiO2膠體溶液由曲拉通TX-100、乙酰丙酮、P25納米TiO2和蒸餾水制成；各組分的摩爾比為曲拉通TX-100:乙酰丙酮:P2 5納米TiO2:蒸餾水=1:3:19:840 ;其制備方法為將P25納米TiO2粉末放入瑪瑙研缽，依次加入乙酰丙酮和1/10總體積的蒸餾水研磨成膏體狀，最后加入剩下的蒸餾水和曲拉通TX-100繼續研磨40min。
7.按權利要求5或6所述的Cu20/Ti02納米復合薄膜的制備方法,其特征在于,步驟I中，平穩垂直勻速提拉形成TiO2薄膜為將清洗后的導電玻璃基片浸入TiO2膠體溶液中停留50 60s,以4 6cm/min的速度平穩垂直勻速提拉形成TiO2濕膜,然后將TiO2濕膜在100°C條件下干燥5min ;最后將干燥的TiO2薄膜于300°C煅燒30min后自然降溫至室溫。
8.按權利要求7所述的Cu20/Ti02納米復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2中，含有二價銅離子的電解液為用蒸餾水配制，含有0.10 0.20mol/L的CH3C00Na、0.02 0.04mol/L 的(CH3COO)2Cu 和 0 7.0mmoI/L 的 KC1，用冰乙酸和 4.0moI/L 的 NaOH 溶液調節 pH 為 5.50 5.75。
9.按權利要求8所述的Cu20/Ti02納米復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2中，沉積電位為-0.075 -0.225V vs (SCE)，在30°C條件下沉積120min ;將沉積所得含有氯離子的Cu20/Ti02納米復合薄膜于無水乙醇中泡5min,取出自然晾干。
全文摘要
Cu2O/TiO2納米復合薄膜，包括導電玻璃基底，導電玻璃基底上覆有納米TiO2薄膜和納米Cu2O薄膜。其制備方法為以導電玻璃為基底，先采用浸漬-提拉法涂上一層TiO2膠體溶液，形成TiO2納米層，然后再采用電沉積法沉積Cu2O納米層。本發明Cu2O/TiO2納米復合薄膜，提高了能量轉換效率，增強了Cu2O晶體的致密性，提高納米Cu2O/TiO2薄膜在400～570nm范圍內可見光吸收率。
文檔編號C23C28/04GK103088343SQ20131001349
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者余曉皎, 黃琳珠, 張健, 張阿曼, 張帆, 鈕金芬, 姚秉華 申請人:西安理工大學