檸檬酸對聚合物前驅(qū)體法制備 WO3 薄膜光電性質(zhì)的影響

摘要：以偏鎢酸銨為鎢源,，檸檬酸為絡(luò)合劑，聚乙二醇（PEG）為聚合物合成前 驅(qū)體溶膠,，并用浸漬提拉法在 FTO 導電玻璃上制備了 WO3 薄膜,，研究配位劑檸檬 酸對聚合物前驅(qū)體法制備 WO3 薄膜結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)的影響。采用 X 線衍射,、拉曼 光譜和場發(fā)射掃描電鏡等手段研究薄膜的相組成及表面形貌,，借助標準三電極體 系進行了光電化學測試，并進一步討論了檸檬酸對 WO3 薄膜光電性能影響機理,。 結(jié)果表明：CA 和 W 摩爾比為 0,，0.5，1.0 和 2.0 條件下薄膜表面顆粒平均尺寸 分別為 60,，80,，110 和 115nm，500W 氙燈照射 1.2 V（vs Ag/AgCl）偏壓條件下,， 光電流密度分別為 2.4,，3.2，3.4 和 3.5mA/cm2：檸檬酸的加入有效地改變了薄 膜的表面形貌,，較高的表面粗糙度和較大的顆粒使得 WO3 薄膜電極有更好的光電 性能,。

關(guān)鍵詞：檸檬酸；三氧化鎢：納米薄膜,；光電化學

近年來,，多種半導體材料如 TiO2，WO3,，SrTiO3,，CdS 和 ZnO 等被用作光陽 極材料進行光電化學制氫研究[1-6],。三氧化鎢（WO3）是 1 種穩(wěn)定、無毒和價格 低廉的 n 型半導體材料,，具有較小的禁帶寬度和良好的可見光響應等特點,，因此， 在光催化和光電化學領(lǐng)域備受關(guān)注,。目前制備 WO3 薄膜的方法有：真空蒸發(fā)法 [7],、濺射法[8]、溶膠-凝膠法[9-10],、陽極氧化法[11]及電沉積法[12-13]等,。 其中有的技術(shù)方法設(shè)備要求高，制備工藝復雜,，成本昂貴,，且無法制備大面積的 膜。溶膠-凝膠法具有儀器簡單,，成本低,，易大面積成膜等優(yōu)點。典型的溶膠- 凝膠法大致有鎢酸鹽酸化法,、鎢粉過氧化聚鎢酸法,、鎢酸鹽的離子交換法、鎢的 醇鹽水解法和氯化鎢的醇化法等幾種類型,。但是,，其中有的工藝存在反應復雜、 原料昂貴,、溶膠穩(wěn)定時間短等缺點,。聚合物前驅(qū)體法也是溶膠-凝膠法的一種， 其過程是在含水的金屬鹽溶液中加入水溶性聚合物,，如聚乙烯醇,、聚丙烯酸和聚 乙二醇，由于它們都是陽離子配位有機聚合物,，將大大改變原水前驅(qū)液的流變性 能,。然后金屬離子將充當聚合物之間的交聯(lián)劑，聚合鏈中的隨機交聯(lián)把水圍在生 長的三維網(wǎng)絡(luò)中,，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z[14],。由于沒有復雜的反應，環(huán)境污染小,。 工藝簡單和無需復雜的設(shè)備,，該方法廣泛應用于納米粉體及薄膜材料的制備 [15-17],。檸檬酸因具有三羧基結(jié)構(gòu)．在前驅(qū)體溶膠合成過程中,，可作為金屬離 子絡(luò)合劑,，對提高前驅(qū)體溶膠穩(wěn)定時間和改變材料形貌具有顯著作用[14]。李文 章等利用聚合物前驅(qū)液法制備 WO3 薄膜,，并研究其光電化學性質(zhì)[l8],。為進一步 提高其光電性能，本文作者依據(jù)前驅(qū)體制備工藝的特點,，選用檸檬酸為絡(luò)合劑,， 以偏鎢酸銨為鎢源，聚乙二醇（PEG）為聚合物合成了前驅(qū)體溶膠,，在 FTO 導電 玻璃基底制備 WO3 薄膜,，研究檸檬酸對前驅(qū)體溶膠及 WO3 薄膜結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)的 影響，并探討其影響機理,。