[发明专利]一种通过阴极还原电沉积和化学沉积制备Cu2O/CuI电极的方法

说明书

本发明公开了一种通过阴极还原电沉积和化学沉积制备Cu₂O/CuI电极的方法。该方法通过电沉积来制备Cu₂O薄膜，再将Cu₂O放入KI的弱酸性溶液中化学沉积一层CuI的方法得到Cu₂O/CuI电极。本发明的特点是以阴极还原的方法于乳酸和Cu²⁺络合的碱性混合电解液中，在60℃下进行恒电位电沉积，较短时间内就可在ITO导电玻璃上得到具有金字塔状形貌的Cu₂O薄膜电极。本发明使用的原料成本低廉，设备简单，操作简便快速，同时具有环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及光电材料的制备，尤其涉及一种通过阴极还原电沉积和化学沉积制备Cu₂O/CuI电极的方法。

背景技术

光电材料指通过光生伏打效应将太阳能转换为电能的材料。主要用于制作太阳能电池。太阳是一个巨大的能源库，研究和发展光电转换材料的目的是为了利用太阳能。光电转换材料的工作原理是将相同的材料或两种不同的半导体材料做成电池，当太阳光照射到电池材料表面时形成新的空穴-电子对在电场的作用下移动，接通电路后就形成电流。Cu₂O是一种很好的光电材料，它在波长为 300-650nm的入射光光照下会产生一定的光电流，但是由于它在空气中极易被氧化，因此需要在其表面进行一定的修饰，起到保护作用。CuI是一种很好的半导体材料，而且它在空气中比Cu₂O要稳定，在420nm的入射光光照下也会有光电响应。将Cu2O放入含I^-的弱酸溶液中，Cu₂O的Cu⁺会溶解到溶液中，与I^-结合成CuI覆盖在Cu₂O表面，形成Cu₂O/CuI薄膜。

此发明中，采用简单易操作的电沉积方法制备Cu₂O薄膜电极，并采用化学沉积方法在其表面修饰一层CuI，设备简单，低温常压，经济环保，除了进行科学研究外，可进行大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种通过阴极还原电沉积和化学沉积制备Cu₂O/CuI电极的方法。

一种通过阴极还原电沉积和化学沉积制备Cu₂O/CuI电极的方法，步骤如下：

1)用丙酮清洗ITO导电玻璃，然后在超声环境中用去离子水对导电玻璃进行清洗，接着将导电玻璃放在稀硝酸溶液中活化，最后再用去离子水清洗，完成ITO 导电玻璃的活化；

2)将CuSO₄·5H₂O溶解于蒸馏水中，并在搅拌中加入乳酸，使之与Cu²⁺充分络合至溶液呈深蓝色澄清状，然后加入NaOH溶液调节溶液pH值，得到澄清电解液；以活化后的ITO导电玻璃为工作电极，铂片电极为对电极，银-氯化银电极为参比电极，置于该电解液中进行恒电位电沉积，电沉积所得样品用去离子水冲洗后自然晾干，得到基于ITO导电玻璃的红色Cu₂O薄膜；

3)将基于ITO导电玻璃的红色Cu₂O薄膜放入KI溶液中，得到Cu₂O/CuI电极。

上述制备方法中，各步骤可具体采用如下参数：

丙酮清洗ITO导电玻璃的次数为3～5次，超声波清洗时间为30～60min。导电玻璃在稀硝酸溶液中的活化时间为30～60s。所述的电解液中，CuSO₄·5H₂O 的浓度为0.2mol/L，乳酸的浓度为0.3mol/L，电解液的pH为9。恒电位电沉积过程中，保持水浴温度60℃，相对于银-氯化银电极的阴极电位为-0.4V，沉积时间为30min。所述的KI溶液浓度为2×10^-3M，并用硝酸调至pH＝3。