超薄In2O3納米片的制備、改性及其光電化學(xué)性能研究.pdf

1、In2O3半導(dǎo)體擁有透光率高、電阻率小、催化活性高等獨(dú)特性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。作為光電化學(xué)(PEC)分解水的材料，雖然In2O3的能帶邊緣位置跨越水的氧化和還原電位，完全滿足水被直接分解的帶隙要求，但由于自身的直接帶隙較寬(3.55～3.75eV)，對可見光的吸收能力差，因而嚴(yán)重制約了其在PEC分解水的應(yīng)用。眾所周知，納米材料的性質(zhì)非常依賴其形貌和尺寸。因此，制備出可控形貌和尺寸的納米結(jié)構(gòu)的In2O3就顯得極為重要。超薄二維

2、納米材料擁有比表面積大、電子結(jié)構(gòu)獨(dú)特以及載流子遷移率高等特點(diǎn)，使其在PEC分解水領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?；诖?，本文制備出了可控形貌的超薄In2O3納米片（UINS），并對其進(jìn)行改性。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用溶膠-凝膠法制備出了一種全新的In2O3前驅(qū)物，然后通過空氣熱處理得到UINS。通過一系列的表征對UINS的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并探究了氫氧化鈉濃度以及煅燒溫度對UINS的PEC性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)氫氧化鈉的濃度為0.1m

3、ol/L時(shí)，制備出來的UINS的帶隙相對于純In2O3的直接帶隙有大幅度的下降，在煅燒溫度為400℃時(shí)，UINS的光電流密度值最高，在外部偏壓vs.RHE為1.23V的條件下時(shí)為0.14mA/cm2。
　　(2)將In2O3前驅(qū)物和石墨烯(GR)在無水乙醇中進(jìn)行充分超聲，再經(jīng)過離心、干燥、空氣煅燒處理后成功制備出In2O3和GR的復(fù)合材料。通過一系列的表征對材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并探究了復(fù)合材料中GR含量對In2O3/GR復(fù)合材料P

4、EC性能的影響。結(jié)果表明，In2O3/GR復(fù)合物中In2O3的形貌和結(jié)構(gòu)均沒有發(fā)生改變，In2O3和GR在復(fù)合的過程中發(fā)生了強(qiáng)烈的相互作用，可能形成了In-O-C化學(xué)鍵，從而進(jìn)一步降低了UINS的帶隙，增加了光的吸收，促進(jìn)了光生載流子的遷移，抑制了光生電子和空穴的復(fù)合，因此有效地提升了PEC性能。當(dāng)GR含量為1wt％時(shí)，In2O3/GR復(fù)合物的光電流密度值最高，在外部偏壓vs.RHE為1.23V的條件下時(shí)為0.21mA/cm2，是UIN