湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析.pdf
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1、第 3 1 卷第 3期 2 0 1 5年 3月 无 机 化 学 学 报 CHI NE S E J OUR NAL OF I N0R GANI C CHEMI S T RY Vo 1 31 No - 3 4 3 9 4 4 5 湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析 廖明佳 13 乔 雷 2 3 肖 鹏 ,3 ,4 张云怀 3 陈刚才 2 周志恩 2 贺小兰 1 揭芳芳 1 1 重庆化工职业学院化学工程 系 重庆4 0 0 0 2 0 ) (2 重庆市环境科学研究院, 重庆4 0 1 1 4 7 ) ( 重庆大学化 学化工学院, 重庆4 0 0 0 3 3 ) 4 重庆大学物理学院 ,
2、 重庆4 0 0 0 3 3 ) 摘要 :为了探究不同方 法条 件下制备 的硅纳米线阵列 电极产氢性能异同 , 文 中分别采用了两步金属辅助催 化无电刻蚀法 、 一 步 金属辅助催化无 电刻蚀法 以及 阳极氧化法来制备硅纳米线阵列用作为光 电分解水电池光阴极材料 。通过 F E S E M、 X R D和 U V V i s I R D R S等手段对实验样 品的形 貌、 晶型、 减反性 表征 , 发现相 比于其他 2种方法所得硅纳 米线 样品 , 两 步金属辅助催化无 电刻蚀法制备 的硅纳米线结 构晶型保 持更好 表 面缺陷更少 光电化学测试表 明两步金属辅助催化无 电刻蚀法制备 的硅纳米
3、线光 电化学性能表现最优 。 其光 电流密度值是一步法 的 4倍 , 阳极氧化法 的 4 0倍 ; 转移电荷电阻仅是一步法制备的硅纳米线 阵 列阻值 的 1 3 阳极氧化法制备 的 1 1 0 0 0 。 关键词 :硅纳米线 阵列 ; 金属辅助催化无电刻蚀 法 ; 光电化学产氢 中图分类号 : O 6 1 4 4 1 l 文献标识码 : A 文章编号 :1 0 0 1 4 8 6 1 0 1 5 ) 0 3 0 4 3 9 0 7 DOI : 1 0 1 1 8 6 2 CJ I C 2 01 5 04 3 Pr e p a r a t i o n o f S i l i c o n Na n
4、o wi r e s Ar r a y by W e t Che mi s t r y M e t h o ds a nd Pho t o e l e c t r o c he mi c a l Hy d r o g e n Ge ne r a t i o n Pe r f o r ma nc e Ana l y s i s L I A0 Mi n g J i a , Q I A O L e i 2 X I A O P e n g 2 ,4 Z HA N G Y u n Hu a i 0 C HE N Ga n g C a i Z HOU Z h i E n 4 HE Xi a o L a n
5、 J I E F a n g - F a n g f D e p a r t m e n t o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g , C h o n g q i n g C h e mi c a l I n d u s t r y V o c a t i o n al C o l l e g e , C h o n g q i n g 4 0 0 0 2 0 , C h i n a ) C h o n g q i n g A c a d e m y ofE n v i r o n men t al S c ie n c e s , C h o n
6、g q i n g 4 0 1 1 4 7 , C h i n a ) f 3 C o l l e g e ofC h e mi s t r y&C h e mi c al E n gin e e r i n g , C h o n g q i n g U n i v e r s i t y , C h o n g q i n g4 0 0 0 3 3 , C h i n a ) ( 4 C o l l e g e of P h y s i c s , C h o n g q i n g U n i v e r s i t y , C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 3 ,
7、 C h i n a ) Ab s t r a c t :T o e x p l o r e t h e s i mi l a r i t i e s a n d d i f f e r e n c e s o f h y d r o g e n g e n e r a t i o n p e rf o r ma n c e o f s i l i c o n n a n o w i r e s a r r a y f S i NW s a r r a y 1 p h o t o c a t h o d e p r e p a r e d b y d i f f e r e n t me t
8、h o d s , we a d o p t e d t w o - s t e p me t a l c a t aly z e d e l e c t r o l e s s e t c h i n g m e t h o d ( T MC E E ) , o n e s t e p m e t a1 c a t aly z e d e l e c t r o l e s s e t c h i n g me t h o d ( O MC E E ) a n d a n o d i c o x i d a t i o n e t c h i n g me t h o d f AOE 1 t
9、 o f a b r i c a t e s i l i c o n n a n o w i r e s a rra y a s a p h o t o c a t h o d e ma t e r i a l f o r p h o t o e l e c t r o c h e mi c al h y d r o g e n g e n e r a t i o n Co mp a r i n g wi t h mo r p h o l o g y ,c r y s t a l l i n e ,a n t i r e fl e c t i o n c h a r a c t e r i z
10、 a t i o n b y F ES EM,XRD a n d UV Vi s I R DRS me a n s S i NWs a rra y b y TMC EE ma i n t a i n e d b e t t e r c rys t al s t r u c t u r e a n d l e s s s u rf a c e d e f e c t s t h a n t h e s a mp l e s p r e p a r e d b y t h e o t h e r t w o me t h o d s P h o t o e l e c t r o c h e mi
11、 c a l t e s t s s h o we d t h a t t h e p e rfo r ma n c e o f s i NW s a r r a y b y TMC EE wa s o p t i ma 1 T h e p h o t o c u r r e n t d e n s i t y v alu e o f s i NW8 a r r a y b y TMC EE wa s 4 t i me s t h a n t h e o n e b v OMC EE。 a n d 4 0 t i me s t h a n t h e o n e b y AOE T h e c
12、 h a r g e t r a n s f e r r e s i s t a n c e o f S i NWs a r r a y b y T MCE E wa s o n l y 1 3 o f S i N W s a r r a y b y OMC EE 。 a n d 1 1 0 0 0 o f S i NW s a r r a y b y AOE Ke y wo r d s :s i l i c o n n a n o w i r e s a r r a y ; me t a l - c a t a l y z e d e l e c t r o l e s s e t c h
13、i n g ; p h 0 t o e l e c t r 0 c h e mi c a l h y d r o g e n g e n e r a t i o n 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 8 0 6 。收修改稿 日期 : 2 0 1 4 1 0 2 6 。 重庆市教委科学技术研究f N 0 K J 1 3 3 8 0 1 ) 资助项 目。 通讯联系人 。E ma i l : c q u q i a o l e i 1 6 3 c o rn, x i a o p e n g c q u e d u c o n, T e l : 0 2 3 - 6 7 5 2 5 1 9 2 第 3
14、期 廖明佳等 : 湿化学法制备硅纳米线阵列及其光 电化学产氢性能分析 4 4 5 辅 助催化无 电刻蚀法制备的硅纳米线阵列更适 于 用作光电化学析氢的光阴极材料。 参考文献 : 【 1 】 Wa l t e r M G , Wa r r e n E L , Me K o n e J R , e t a1 C h e m R e 2 0 1 0 , 1 1 0 ( 1 1 ) : 6 4 4 6 6 4 7 3 2 L e w i s N S S c i e n c e , 2 0 0 7 , 3 1 5 ( 5 8 1 3 ) : 7 9 8 8 0 1 【 3 】 Z H AN G X i
15、a o Y a n ( 张晓艳) , L I H a o P e n g ( 李浩 鹏) , C U I X i a o L i ( 崔 晓莉) C h i n e s e I 7 = I nor g C h e m ( 无机化 学学报) , 2 0 0 9 , 2 5 ( 1 1 ) : 1 9 0 3 1 9 0 7 4 WA N G G u i ( q : 桂) , WA N G Y A N J i ( 王延吉) , S O N G B a o J u n ( 宋 宝俊) , e t a 1 C h i n e s eJ = Ino r g C h e m ( 无机 化 学 学报 ) ,
16、 2 0 0 3 , 1 9 ( 9 ) : 9 8 8 9 9 2 5 】 L I C a o - I J o “ g ( 李曹龙) , Z H A O Y u - T i “ g ( 赵宇婷) , C A O F e i ( N 菲) , e t a 1 C h i nes e Ino r g C h e m ( 无机 化学 学报) , 2 0 1 3 , 2 9 ( 1 2 ) : 2 5 3 5 2 5 4 2 6 6 Ha g e d o m K , C o l l i n s S , Ma l d o n a d o S E l e c t r o c h e m S o c 2
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- 关 键 词:
- 化学 法制 纳米 阵列 及其 光电 性能 分析
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