[发明专利]一种基于层级组装的硅‑二氧化钛‑聚吡咯三维仿生复合材料及应用

摘要

本发明涉及一种基于层级组装的硅‑二氧化钛‑聚吡咯三维仿生复合材料,依以下方法制备(1)首先用一定浓度的碱液，对硅片进行各向异性刻蚀，在其表面形成紧密排列的四方锥形貌；(2)然后将步骤(1)刻蚀后的硅片进行亲水处理，在其表面生长二氧化钛晶种，并置于马弗炉内煅烧；(3)再将步骤(2)中所得到的表面具有二氧化钛晶种的硅片置于反应釜中，采用水热法在硅锥的侧壁上生长二氧化钛纳米棒；(4)最后在步骤(3)中得到的二氧化钛纳米棒上沉积聚吡咯纳米粒子。本发明所涉及的三维仿生复合材料兼具优异消反射和高效分离光生电荷的能力，可以应用到光催化、光电转化器件和太阳能电池等领域。

主权项

一种基于层级组装的硅‑二氧化钛‑聚吡咯三维仿生复合材料，其特征在于：以单晶硅(Si)、二氧化钛(TiO2)和聚吡咯(PPY)有序层级组成(Si/TiO2/PPY)，Si是表面具有锥形微结构的100型单晶硅，为P型半导体，硅锥结构形状为四方锥，高度为4～10μm，紧密排列；TiO2是金红石相的TiO2纳米棒，为N型半导体，四棱柱形状，高度为500～4000nm，直径为40～250nm，有序垂直生长在硅锥的侧壁上；PPY是聚吡咯纳米粒子，为P型半导体，粒径为10～60nm，均匀生长在TiO2纳米棒表面；Si/TiO2/PPY三维仿生复合材料中的Si与TiO2界面、TiO2与PPY界面形成双P/N异质结，可以高效分离光生电荷，同时具有三维的仿生复合结构，可以有效降低入射光在表面的反射率。