论文部分内容阅读
本文以铜片为衬底,用硝酸锌水溶液作为电解液,采用阴极恒电流还原法制备氧化锌薄膜。通过改变电流密度、电解液浓度、电解液温度、离子掺杂等实验条件,系统研究了锌氧化物薄膜材料的电化学沉积过程。用X射线衍射(XRD)、热重—差热(TG-DTA)、红外吸收光谱(IR)、电化学交流阻抗谱(EIS)、紫外-可见漫反射谱(UV-Vis.Diffuse Reflectance Spectra)等技术对沉积物的结构、组成及光学性质进行了表征。结果表明电沉积工艺条件显著影响ZnO薄膜材料的结构与组成。ZnO的结晶度随电流密度的增加而增大,因此可通过控制电流密度来调节晶粒大小。电解液浓度、温度低时,阴极电位变负,有金属Zn析出。电解液浓度高时,可能有Zn5(NO3)2(OH)8生成,这将不利于ZnO的制备。电解液温度高时,阴极电位将正移。因此制备ZnO时,我们采用的电解液浓度为0.1M,电解液温度为65℃。同时,EIS研究表明ZnO薄膜具有双层结构。当电解液中掺杂铜离子时,沉积薄膜具有单层结构,且它的光吸收带边从375nm红移到458nm,带隙能从3.3ev降到2.7ev,拓宽了薄膜的吸光范围,这对ZnO薄膜在光学方面的应用具有重要意义。本文还采用阴极电沉积法制备了泡沫镍负载ZnO薄膜电极,以负载ZnO薄膜的泡沫镍为阳极,铂电极为阴极,饱和甘汞电极为参比,建立三电极的电催化体系,以甲基橙为降解对象,考察了外加电压、甲基橙起始浓度、支持电解质浓度和薄膜掺杂对甲基橙降解率的影响。研究表明泡沫镍是催化剂良好的载体,适当地增加电压、降低甲基橙起始浓度、增大支持电解质浓度和掺杂可以提高甲基橙的降解率。