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二氧化锡是n型半导体,无毒,价格低廉,性质稳定。但纯Sn02的带隙为3.6 eV,仅能利用紫外光且光催化活性较低。FTO是F掺杂的Sn02,作为透明的导电材料,广泛用于液晶显示屏、光催化材料、电致变色材料和太阳能电池的基底。为了提高FTO的光电性能,通过金属离子的掺杂、修饰,可以降低FTO的禁带宽度,增加FTO的导电性和对可见光的吸收,提高其可见光的光电化学性能。本文在FTO导电玻璃基底上,分别制备了阴极极化的FTO薄膜(C-FTO)、铁掺杂FTO薄膜(F-FTO)和铁掺杂、Zn修饰的FTO薄膜(ZF-FTO)。探讨了电化学阴极极化参数和浸锌条件等因素对FTO薄膜的形貌,成分及光电性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、显微共焦激光拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)分析薄膜的形貌、组成与结构信息。通过电化学方法,在零偏压条件下测定了薄膜在1.0mol/LNaOH溶液中的可见光光电化学性能。主要研究内容和结果如下:1.FTO薄膜在0.1mol/LNa2SO4溶液中恒电流阴极极化,然后在空气气氛中500℃热氧化处理获得阴极极化FTO薄膜(C-FTO)。分析了薄膜的形貌、结构、成分及可见光光电性能。SEM、XRD、XPS和Raman分析结果表明,FTO在电流密度6 mA/cm2,阴极极化350 s,最后于500℃恒温加热2h,制备的C-FTO薄膜表面呈多孔形貌,薄膜中存在少量正交结构的Sn02相。比未处理的FTO薄膜更好的可见光光电化学性能和稳定性。光电流密度为1.85×10-2μA/cm2。2.FTO薄膜在少量浓硫酸酸化的0.1 mol/LFeS04和0.1 mol/L(NH4)2SO4作为电解液(pH 1.5)中,通过恒电流法电流密度6 mA/cm2,阴极极化350 s,经空气气氛下氧化处理获得F-FTO薄膜。研究了薄膜结构、组成、形貌、光学性质以及光电性能。SEM、XRD、XPS和Raman结果表明,在含FeSO4溶液中阴极极化处理的FTO薄膜,表面呈纳米多孔形貌,薄膜中存在Fe的掺杂,并且存在正交结构的SnO2相。F-FTO薄膜显示的可见光光电流密度为4.95×10--μA/cm2,比C-FTO薄膜增大了 25倍以上。3.为进一步提高Fe掺杂FTO薄膜的光电化学性能,在F-FTO薄膜的基础上,增加在饱和乙酸锌乙醇溶液中浸渍处理,获得锌修饰、铁掺杂的ZF-FTO薄膜。分析了其复合薄膜的结构、形貌、光学性质及光电化学活性。结果显示,ZF-FTO的表面形貌、结构及可见光吸收性能与F-FTO相同,但光电流密度增大到2.43 μA/cm2,比F-FTO薄膜大了近5倍。平带电势从0.50V到0.32 V(vs.RHE)负移,且ZF-FTO薄膜的载流子浓度为3.69×1021cm-3,比F-FTO薄膜的大得多。金属离子的掺杂和修饰极大增强了 FTO薄膜的光电化学性能。