Ca^(2+)对电沉积制备的ZnO形貌及光电化学性能的影响  

Effect of Ca^(2+) ions on the morphology and photoelectrochemical properties of ZnO grown by electrodeposition

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作  者:王萍[1] 刘润[1] 徐铸德[1] 

机构地区:[1]浙江大学化学系,浙江杭州310027

出  处:《浙江大学学报(理学版)》2015年第4期419-425,共7页Journal of Zhejiang University(Science Edition)

基  金:国家自然科学基金资助项目(21373183);国家重点基础研究发展计划项目(973项目;2011CB936003);浙江省自然科学基金资助项目(LY12B07001)

摘  要:以Zn(NO3)2为前驱体溶液,考察了Ca2+离子对电沉积制备的ZnO薄膜形貌和光电化学性能的影响.X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)的结果表明,Ca2+离子使电沉积制备的ZnO薄膜从(002)面择优取向的六方柱阵列结构变成了随机取向的多孔片状结构.电子能谱(EDS)、紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)的结果表明,Ca2+未掺杂到ZnO晶格中.通过分析溶液中锌和钙元素的形态分布随溶液pH的变化,认为可能是Ca2+离子通过面选择性静电吸附在ZnO带负电的(002)晶面上,抑制了该晶面的生长,造成其形貌变化.光电化学性能和电化学阻抗谱结果表明,由多孔片状ZnO组成的光阳极具有更好的光电化学响应性能和界面电子转移效率.Electrodeposited ZnO thin films with(002)face oriented nanorod arrays have been changed to random oriented porous plate like structures through the addition of Ca^2+ions in 10mmol·L-1 Zn(NO3)2aqueous solution.The results of EDS,UV-Vis and PL spectra indicate that there is no Ca^2+ions existing in the crystal lattice of ZnO.Through the analysis of the species distribution of Zn(II)and Ca(II)along with the pH value changes of aqueous solution,we can think that the mechanism of the morphology change may be related to face-selective electrostatic adsorption of Ca^2+ions on(002)face of the electrodeposited ZnO which inhibits its growth.The porous nanoplate like ZnO photoanodes exhibit better photoelectrochemical performance and charge-transfer efficiency than that of ZnO nanorod photoanode.

关 键 词:ZNO CA^2+ 阴极电沉积 面选择性静电吸附 光电化学 

分 类 号:O649.4[理学—物理化学]

 

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