[发明专利]一种基于阶跃电压的致密Fe2

说明书

本发明公开了一种基于阶跃电压的致密Fe₂O₃薄膜的制备方法，包括清洗导电基底，采用有机溶剂及去离子水对导电基底进行超声清洗，重复多次直至清洗干净，之后干燥备用；阶跃电压电化学沉积，采用三电极电解系统，通过在所述工作电极和对电极之间变换施加电压，在工作电极表面电化学沉积一层致密Fe薄膜；氧化处理，将制得的致密Fe薄膜置于管式炉中，在空气气氛中进行煅烧，得到致密的Fe₂O₃薄膜。采用本发明的方法制备得到的Fe₂O₃薄膜的结构致密，具有较高的光电转化效率，可作为催化系统中光阳极的优选材料。

技术领域

本发明属于金属薄膜制备技术领域，尤其涉及一种基于阶跃电压的致密Fe₂O₃薄膜的制备方法。

背景技术

利用光电化学方法，将太阳能转化为可持续发展的清洁能源是我们追求的目标。1972年，《自然》杂志首次报道了利用TiO₂作为光阳极实现光电催化水分解。而锐钛矿型TiO₂带隙宽度为3.2 eV，金红石型TiO₂带隙宽度为3.0 eV，只有紫外光能激发其电子空穴分离，不能实现对太阳光的充分利用。而在众多半导体中，Fe₂O₃具有以下优势，成为催化水氧化的光阳极优选材料之一：1）带隙小，其带隙为2.2 eV，波长为560 nm的可见光即可激发其电子空穴分离；2）价格便宜；3）稳定性好，不易被光腐蚀。

在提升Fe₂O₃的催化性能方面也有大量工作报道：如可设计Fe₂O₃的微观结构来提升其载流子分离能力，如将其制备成纳米棒，纳米线，纳米管阵列；也可通过改变制备工艺，如静电纺丝，水热方法，电化学沉积方法等制备高活性Fe₂O₃。而与基底结合紧密的Fe₂O₃薄膜作为光阳极，可有效降低薄膜与基底的内阻，有效提升光电系统中电子向半导体的传输。

但是现有方法制备的Fe₂O₃薄膜存在致密度低的问题，造成Fe₂O₃薄膜的光电催化性质大打折扣。因此急需发展一种简单有效的方法，以制备出致密的Fe₂O₃薄膜，降低光电催化反应过程中的过电势，从而获得能量损失较小、光电催化效率较高的Fe₂O₃材料。

发明内容

为解决传统Fe₂O₃薄膜不致密，以及工序繁琐的技术问题，本发明的目的之一在于提供一种基于阶跃电压的致密Fe₂O₃薄膜的制备方法，该制备方法简单易行且成本较低，能够获得致密的Fe₂O₃薄膜。

发明的目的之二在于提供一种基于阶跃电压的致密Fe₂O₃薄膜。

为达到上述目的之一，本发明采用如下技术方案：

一种基于阶跃电压的致密Fe₂O₃薄膜的制备方法，所述方法包括：

步骤一，清洗导电基底，采用有机溶剂及去离子水对导电基底进行超声清洗，重复多次直至清洗干净，之后干燥备用；

步骤二，阶跃电压电化学沉积，采用三电极电解系统，通过在工作电极和对电极之间变换施加电压，在工作电极表面电化学沉积一层致密Fe薄膜；

所述阶跃电压电化学沉积分为三个阶段，具体过程如下：

第一阶段，施加电压为-2.1~-3.0V，沉积时间为40~100s；