PDF《钱新明电荷转移特性的影响》

2 微粒的粒径大小 . 当存在 Vo l .

21 高等学校化学学报No.

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0 0

0 年2月CHEM ICAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ERSIT IES

295 ~

297 外加偏置电场时, 对应于 T iO

2 带2带跃迁的 SPS 响应峰同样发生了微小的红移 . 值得注意的是, 样品 经热处理后, 在360 ~

800 nm 波长范围内, 对应于表面态的 SPS 响应明显减弱 . 由此可见, 适当温度 下热处理适当时间是降低表面态的有效方法 . Fig.

1 SPS of Ti O2 nanoparticles before heat treatment a.

0 V;

b . - 0.

5 V. Fig.

2 SPS of Ti O2 nanoparticles sintered at

350 ℃ for

30 m in a.

0 V;

b . - 0.

9 V. 图3为ITO 2T iO

2 CdS 电极的 SPS 谱.很明显, 电极的 SPS 响应由 T iO

2 的紫外区扩展到可见区. 在无外加电场时, 在330 nm 和400 nm 处存在二个强的响应峰, 它们分别为 T iO

2 CdS 复合膜中 T iO 2, CdS 的价带到导带的电子跃迁 . 当400 nm 的入射光照射到 CdS 表面时, 使CdS 发生带2带跃 迁, 光生电子穿过 T iO

2 CdS 界面沿 T iO

2 导带流向 ITO 表面, 光生空穴留在 CdS 价带上, 产生

400 nm 处的 SPS 响应峰 . 说明 CdS 导带位置高于 T iO

2 导带位置 . 当SPS 扫到

330 nm 时, T iO

2 产生带2 带跃迁, 光生电子向 ITO 表面传递, 而光生空穴则穿过 T iO

2 CdS 界面流入到 CdS 价带, 产生了

330 nm 处的 SPS 响应峰 . 在有外加电场时, 对应 T iO

2 及CdS 带2带跃迁的响应峰均有所增加, 而在

380 nm 处出现的肩峰与 CdS 导带电子向 T iO

2 表面态的填充有关 . 但和图 1b 相比, 与表面态有关的 SPS 响应已明显减弱 . 所以 CdS 敏化以后, 同样减少了 T iO

2 表面态对光生电荷传递的影响 . Fig.

3 SPS of ITO-Ti O2 CdS electrode a.

0 V;

b . -

1 V. Fig.

4 The transient photocurrent response of ITO-Ti O2 (A) and ITO-Ti O2 CdS(B) electrode at + 0.

4 V in 0.

5 mol L Na2SO4 solution 2.

2 ITO 2T iO

2 CdS 电极瞬态光电流特性 图4为ITO 2T iO

2 和ITO 2T iO

2 CdS 电极在恒电位下的瞬 态光电流谱 . 敏化后电极在光照瞬间不出现慢电流响应, 而是随即就产生较大的阳极光电流响应;

阳 极光电流稳定性明显提高, 并获得具有较大增幅的稳态光电流. 所以CdS 敏化以后, 改善了电极内光 生电荷的传递特性 . 对于 ITO 2T iO

2 电极, 激发到导带上的电子除复合以外有

3 种消耗方式: (1) 向ITO 电极传递, 经外电路形成阳极光电流;

(2) 向电解质中转移形成暗电流;

(3) 被表面态捕获 . 在光照瞬间光电流响 应随时间增长而非线性增加, 到达一个最大值后又缓慢降低直到稳态 . 这一行为可能与表面态捕获和 释放电子有关 . 这种表面态的影响 Pandya 称为是 陷阱饱和效应 [9 ] . 光照以后, 光生电子首先充填浅 能级表面态;

几秒钟后浅能级表面态上的电子开始向深能级表面态转移;

10 s 后, 电子向较多的深能

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几分钟后即填满整个深能级表面态 . 当深能级表面态填满后, 浅能级上捕获及释放电 子达到了动态平衡, 这时光电流才达到稳态 . 和ITO 2T iO

2 电极相比, ITO 2T iO

2 CdS 电极具有几个明 显的优点: 第一, 由于CdS 带隙较窄, 能够吸收可见光, 从而将 T iO

2 纳米薄膜电极的光响应从紫外区 扩展到可见区;

第二, 由于 CdS 导带比 T iO