郭志敏,郝彥忠,,裴　娟，孫　寶，李英品

(1.河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊　050018；2.河北科技大學(xué)理學(xué)院，河北石家莊　050018)

?

SbS納米粒子敏化ZnO微納分級結(jié)構(gòu)的光電化學(xué)性能

郭志敏1,郝彥忠1,2,裴娟2，孫寶2，李英品2

(1.河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊050018；2.河北科技大學(xué)理學(xué)院，河北石家莊050018)

摘要：采用電化學(xué)沉積方法，選擇聚乙二醇(PEG-400)和乙二胺(EDA)為添加劑，直接在ITO導(dǎo)電玻璃上制備了有序陣列的ZnO納米棒，以及ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)。采用化學(xué)浴沉積法均勻沉積Sb2S3納米粒子，制備了Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)和Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒分級殼核結(jié)構(gòu)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、紫外-可見吸收光譜(UV-vis)、瞬態(tài)光電流等分析手段對其形貌、結(jié)構(gòu)和光電化學(xué)性能進(jìn)行了表征和測試。研究表明，Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒分級殼核結(jié)構(gòu)陣列膜的光電流明顯高于Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)陣列。

關(guān)鍵詞：光電化學(xué)；Sb2S3納米粒子；ZnO納米棒；微納分級結(jié)構(gòu)；殼核結(jié)構(gòu)

郭志敏，郝彥忠，裴娟，等.Sb2S3納米粒子敏化ZnO微納分級結(jié)構(gòu)的光電化學(xué)性能[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2016,37(1):26-32.

一維ZnO納米半導(dǎo)體材料提供了直接有序的電荷傳輸通道，提高了光生電荷的分離效率，在太陽電池電極材料方面得到了廣泛應(yīng)用[1-8]。近年來，人們通過電化學(xué)沉積法[9-11]、水熱/溶劑熱法等[12-13]相繼合成了ZnO納米棒，ZnO納米棒的微納分級結(jié)構(gòu)[14-16]因高的比表面積和多電子傳輸通道等優(yōu)點(diǎn)吸引了很多研究者的關(guān)注。XU等[17]利用兩步電化學(xué)沉積方法制備了ZnO納米棒分級結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品展現(xiàn)出優(yōu)良的光電性能。王玉輝[18]通過低溫溶液法制備的毛筆狀ZnO納米棒分級結(jié)構(gòu)具有很好的紫外發(fā)光性能、較高的結(jié)晶質(zhì)量及較低的缺陷密度。ZnO微納分級結(jié)構(gòu)在太陽電池方面也已經(jīng)得到了應(yīng)用。例如：SHI等[19]基于ZnO分級結(jié)構(gòu)制備的染料敏化太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了6.42%；ZHENG等[20]利用化學(xué)浴沉積法制備的ZnO納米棒分級結(jié)構(gòu)組成的雜化太陽電池的效率相對于單純的ZnO納米棒提高了32.7%。Sb2S3作為一種直接帶隙的半導(dǎo)體材料，其能帶間隙為1.7~1.8 eV[21-22]，適合作為敏化劑用于太陽電池的電極材料。Sb2S3量子點(diǎn)作為敏化劑及光吸收材料在制備固態(tài)染料敏化太陽電池[23-24]、無機(jī)薄膜太陽電池[25]及雜化太陽電池[26-27]方面得到了重要應(yīng)用。

本文在電化學(xué)方法制備ZnO納米棒和ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)浴沉積法沉積Sb2S3納米粒子，制備了Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)和Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒分級殼核結(jié)構(gòu)，并對其光電化學(xué)性能進(jìn)行了表征測試。

1實(shí)驗(yàn)過程

1.1　電化學(xué)法制備ZnO納米棒陣列膜

電化學(xué)沉積采用三電極體系的電解池，工作電極為潔凈的ITO導(dǎo)電玻璃，對電極為Pt電極，參比電極為飽和甘汞電極，在油浴恒溫70 ℃的條件下采用恒電位模式電沉積1.5 h。具體過程如下：在0.012 5 mol/L，15 mL的Zn(NO3)2水溶液中加入30 μL聚乙二醇，于-1.1 V恒定電勢下電沉積3~5 min制備種子層，然后向沉積液中加入8~20 μL的EDA，繼續(xù)沉積1.5 h，制備高度取向的ZnO納米棒陣列。將得到的產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇交替沖洗，自然干燥，之后于馬弗爐中400 ℃溫度下煅燒1 h，即可得到結(jié)晶良好的ZnO納米棒陣列膜。

1.2　 ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)陣列膜的制備

以沉積有ZnO納米棒陣列的ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，二次電沉積得到ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)。電解液配制如下：在磁力攪拌器不斷攪拌下，向15 mL、濃度為0.025 mol/L的Zn(NO3)2水溶液中以微量注射器加入氨水，溶液開始變渾濁，繼續(xù)緩慢加入氨水，直至溶液逐漸變?yōu)槌吻?，二次電沉積的電解液每次沉積前新鮮配制。沉積電勢為-1.03 V，沉積時(shí)間為0.5 h。將沉積所得的產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇交替沖洗，并于烘箱中干燥。熱處理過程中將沉積有樣品的ITO導(dǎo)電玻璃在N2氣氛中于400 ℃退火1 h，再自然冷卻至室溫。

1.3　殼核式Sb2S3/ZnO納米棒、殼核式Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒分級結(jié)構(gòu)的制備

采用化學(xué)浴沉積法制備Sb2S3/ZnO殼核式納米結(jié)構(gòu)。沉積液配制如下：將0.65 g的SbCl3加入2.5 mL丙酮中溶解，加入1 mol/L 的Na2S2O3水溶液25 mL，攪拌均勻，最后加入二次水，使溶液總體積為100 mL。將沉積有ZnO納米棒和ZnO納米棒上生長納米棒分級結(jié)構(gòu)的ITO導(dǎo)電玻璃基底垂直浸入上述溶液中，于10 ℃下反應(yīng)1 h。沉積結(jié)束后，將沉積有樣品的ITO導(dǎo)電玻璃用二次去離子水沖洗數(shù)次，并在烘箱中干燥1 h。最后，在N2保護(hù)的管式爐中于320 ℃煅燒1 h，即可得到殼核式Sb2S3/ZnO納米棒陣列和殼核式Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒的分級結(jié)構(gòu)陣列。

1.4　表征及光電性能測試

采用日本HITACHI公司的S-4800-I型發(fā)射場掃描電鏡(SEM)觀察陣列膜的形貌和尺寸，采用日本Rigaku公司的D/MAX-2500 X射線衍射儀檢測陣列膜的晶型和結(jié)構(gòu)，采用日本日立公司的U-3900型紫外可見吸收光譜儀對樣品的光吸收范圍進(jìn)行測定。

光電化學(xué)測試在三電極體系中進(jìn)行，支持電解質(zhì)為0.1 mol/L的KSCN溶液。光源為CHF-HQ型高亮度氙燈光源(北京暢拓科技有限公司提供)，光束通過WDG30光柵單色儀獲得不同波長下的單色光并照在工作電極上，用恒電位儀控制電極電勢為0.2 V，用計(jì)算機(jī)采集并記錄光電流。

2結(jié)果與討論

2.1　EDA加入量對ZnO納米棒陣列形貌的影響

圖1為固定PEG-400的加入量為30 μL，改變EDA加入量所得到的ZnO納米棒的SEM圖。從圖1可以看出，EDA加入量的提高可以明顯減小ZnO納米棒的頂端直徑。研究表明[15]，EDA分子可以優(yōu)先吸附在ZnO納米棒的側(cè)面，通過抑制其側(cè)面生長，使ZnO納米棒在生長過程中的頂端直徑逐漸減小。

圖1　EDA加入量不同時(shí)所得ZnO納米棒的SEM圖Fig.1　SEM images of ZnO nanorod arrays electrodeposited from the solution with different quantities of EDA

將電化學(xué)法制備的直徑約200 nm、長度約2 μm 的ZnO納米棒產(chǎn)物，置于0.025 mol/L的Zn(NO3)2加入氨水?dāng)嚢柚脸吻宓娜芤褐羞M(jìn)行電沉積，得到直徑約為300 nm、長度為2~3 μm的ZnO納米棒上生長納米棒分級結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，其中一級棒制備過程中EDA的加入量對其分級結(jié)構(gòu)的生長有重要影響，結(jié)果見圖2。

圖2　ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)的SEM圖Fig.2　SEM images of hierarchical ZnO nanorods on nanorods arrays

當(dāng)EDA加入量為8 μL時(shí)，有小顆粒在棒上均勻生長，見圖2 a)；當(dāng)加入量達(dá)到12 μL時(shí)，出現(xiàn)了單個(gè)的棒狀產(chǎn)物，見圖2 b)；當(dāng)加入量為20 μL時(shí)，得到了ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)，見圖2 c)。從圖2 c)可以看出，生長的納米棒在一級納米棒上密集排列，且尺寸均一，直徑為70~80 nm，長度約為700 nm。

2.2　Sb2S3/ZnO殼核結(jié)構(gòu)的表征和光電性能

由圖3可以看出，化學(xué)浴沉積法制備的Sb2S3納米粒子已經(jīng)成功沉積到ZnO納米棒及ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)上，形成了殼核結(jié)構(gòu)。制得的Sb2S3納米粒子大小均一，粒徑分別約為50 nm和80 nm。

圖3　殼核式Sb2S3/ZnO納米棒和殼核式Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒分級結(jié)構(gòu)的SEM圖Fig.3　SEM images of shell-core Sb2S3/ZnO nanorods and shell-core Sb2S3/ZnO nanorods on nanorods structure

圖4 a)和圖4 b)為電化學(xué)沉積法制備的ZnO納米棒和ZnO納米棒上生長納米棒的XRD圖，圖4 c) 和圖4 d) 分別為化學(xué)浴沉積法制備的Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)和Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒殼核結(jié)構(gòu)的XRD圖。其中，在31.7°，34.4°，36.2°，47.5°，56.5°，62.8°，67.9° 等處出現(xiàn)的特征峰分別對應(yīng)著六方纖鋅礦型ZnO(標(biāo)準(zhǔn)卡片PDF#01-079-2205)的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、(112)晶面。在15.6°，17.5°，22.3°，28.1°等處出現(xiàn)的衍射峰分別對應(yīng)著Sb2S3(標(biāo)準(zhǔn)卡片PDF#01-070-9256)的(200)、

圖4　樣品的XRD圖譜Fig.4　XRD patterns of samples

圖5　樣品的紫外-可見吸收光譜圖Fig.5　UV-Vis absorption spectra of samples

(201)、(202)、(210)晶面。 從圖4可以看出，ZnO納米棒具有很強(qiáng)的(002)面衍射峰，即沿著(002)方向極性生長，c軸垂直于基底。 在ZnO棒的側(cè)面生長側(cè)枝后，所得產(chǎn)物的(002)面衍射峰相對降低，而(100)和(101)面的衍射峰相對增強(qiáng)。這可能是由于側(cè)枝垂直于一級納米棒的側(cè)面族生長，即它們的軸向(002)平行于基底的緣故。

圖5分別為ZnO納米棒、ZnO微納分級結(jié)構(gòu)、Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)、Sb2S3/ZnO分級殼核結(jié)構(gòu)的紫外-可見吸收光譜圖。從圖5可以看出，單純的ZnO納米棒和ZnO納米棒上生長納米棒陣列膜只在紫外區(qū)域有吸收；沉積上Sb2S3納米粒子后，Sb2S3/ZnO殼核結(jié)構(gòu)的吸收范圍拓展到760 nm以上，其中，ZnO納米棒及ZnO納米棒上生長納米棒殼核結(jié)構(gòu)的最強(qiáng)光吸收均出現(xiàn)在430 nm，同時(shí)，ZnO納米棒上生長納米棒及Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒殼核結(jié)構(gòu)的最大吸收強(qiáng)度均分別高于單純的ZnO納米棒和Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)。

圖6　瞬態(tài)光電流圖Fig.6　Photocurrent transients

圖7　Sb2S3/ZnO 殼核結(jié)構(gòu)的能級結(jié)構(gòu)和電荷傳輸過程示意圖Fig.7　Energy level structure diagram and charge-transfer process in shell-core Sb2S3/ZnO nanostructures

圖6 a)和圖6 b)為用計(jì)算機(jī)采集到的320~440 nm波長單色光照射下的瞬態(tài)光電流圖，在所測波長范圍內(nèi)，所有膜電極的光電流都比較穩(wěn)定，且在390 nm處產(chǎn)生最大的光電流響應(yīng)。 圖6 c)和圖6 d)分別為Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)和Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒分級殼核結(jié)構(gòu)陣列膜電極的瞬態(tài)光電流圖，可以看出，2種 Sb2S3/ZnO膜電極的光電流響應(yīng)均已拓展至760 nm處，并且在490 nm處產(chǎn)生了最大的光電流響應(yīng)；同時(shí)，ZnO納米棒上生長納米棒和Sb2S3/ZnO分級殼核結(jié)構(gòu)膜電極的最高光電流均分別大于單純的ZnO納米棒和Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)的最高光電流。原因可能是ZnO納米棒上納米棒的生長致使分級結(jié)構(gòu)的比表面積大大增加，陷光作用增強(qiáng)，同時(shí)光生電子在分級結(jié)構(gòu)中的傳輸通道更多、更直接，從而獲得更高的光生電流。

Sb2S3納米粒子之所以能夠敏化ZnO是由Sb2S3和ZnO的能級結(jié)構(gòu)決定的。Sb2S3和ZnO的能級位置[28-29]如圖7所示，利用Sb2S3對ZnO進(jìn)行敏化，即將窄禁帶半導(dǎo)體包覆在寬禁帶半導(dǎo)體上，可以利用窄禁帶半導(dǎo)體材料在吸光范圍上的優(yōu)勢，增加殼核結(jié)構(gòu)的吸收波長范圍，同時(shí)構(gòu)筑的殼核結(jié)構(gòu)會(huì)形成一種梯度能級結(jié)構(gòu)[30]，能夠迅速將電子和空穴分離并傳輸?shù)綒ず私Y(jié)構(gòu)的不同區(qū)域，減少電子、空穴復(fù)合的發(fā)生，進(jìn)而極大地增加光捕獲能力和吸收效果。

3結(jié)論

采用電化學(xué)沉積法在ITO導(dǎo)電玻璃上制備了ZnO納米棒和ZnO納米棒上生長納米棒微納分級結(jié)構(gòu)，利用化學(xué)浴沉積法沉積Sb2S3納米粒子，制備了Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)和Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒的分級殼核結(jié)構(gòu)。光電化學(xué)測試表明，Sb2S3/ZnO納米棒上生長納米棒分級殼核結(jié)構(gòu)的光電流明顯高于Sb2S3/ZnO納米棒殼核結(jié)構(gòu)。ZnO納米棒上二級納米棒的生長使分級結(jié)構(gòu)的比表面積大大增加，陷光作用明顯增強(qiáng)。同時(shí)，該分級結(jié)構(gòu)可以吸附更多的Sb2S3納米粒子，為后期雜化太陽電池效率的大幅提升提供了理論基礎(chǔ)和保障。

參考文獻(xiàn)/References:

[1]WEICKERT J, DUNBAR R B, HESSE H C, et al. Nanostructured organic and hybrid solar cells[J]. Advanced Materials, 2011, 23(16): 1810-1828.

[2]CANTU M L, CHAFIQ A, FAISSAT J, et al. Oxide/polymer interfaces for hybrid and organic solar cells: Anatasevs rutile TiO2[J]. Solar Energy Materials & Solar Cells, 2011, 95(5): 1362-1374.

[3]范龍雪, 王尚鑫, 孫碩, 等. 有機(jī)/無機(jī)雜化太陽電池的研究述評[J]. 河北科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 34(6): 572-582.

FAN Longxue, WANG Shangxin, SUN Shuo, et al. Review on organic ploymer/inorganic semiconductor hybrid solar cell[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology, 2013, 34(6): 572-582.

[4]MOR G K, SHANKAR K, PAULOSE M, et al. High efficiency double heterojunction polymer photovoltaic cells using highly ordered TiO2nanotube arrays[J]. Applied Physics Letters, 2007, 91(15): 152111-152113.

[5]KANG T S, SMITH A P, TAYLOR B E, et al. Fabrication of highly-ordered TiO2nanotube arrays and their use in dye-sensitized solar celIs[J]. Nano Letters, 2009, 9(2): 601-606.

[6]XIE Y，JOSHI P，DARLING S B, et al. Electrolyte effects on electron transport and recombination at ZnO nanorods for dye-sensitized solar cells[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2010, 114(41): 17880-17888.

[7]孫寶, 郝彥忠, 郭奮, 等. 聚乙二醇輔助電沉積ZnO納米棒陣列的研究[J]. 功能材料, 2011,42(10):1768-1771.

SUN Bao, HAO Yanzhong, GUO Fen, et al. Study on eletrodeposited ZnO nanorod arrays assisted with PEG as additive[J]. Functional Materials, 2011,42(10): 1768-1771.

[8]劉利柱. 一維有序納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合成及其光電化學(xué)性質(zhì)研究[D]. 合肥: 合肥工業(yè)大學(xué)，2012.

LIU Lizhu. Design Synthesis and Photoelectrochemical Property of One-dimensional Aligned Nanostructures[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2012.

[9]ZI Min, ZHU Min, CHEN Ling, et al. ZnO photoanodes with different morphologies grown by electrochemical deposition and their dye-sensitized solar cell properties[J]. Ceramics International, 2014, 40: 7965-7970.

[10]LIU Zhifeng, LI Yabin, LIU Chengcheng, et al. Performance of ZnO dye-sensitized solar cells with various nanostructures as anodes[J]. Solid State Sciences, 2011, 13: 1354-1359.

[11]BI Dongqin, WU Fan, YUE Wenjin, et al. Device performance correlated with structural properties of vertically aligned nanorod arrays in polymer/ZnO solar cells[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2010, 114: 13846-13852.

[12]LEE C Y, HUANG J S, HSU S H, et al. Characteristics ofn-type ZnO nanorods on top ofp-type poly(3-hexylthiophene) heterojunction by solution-based growth[J]. Thin Solid Films, 2010, 518: 6066-6070.

[13]WU Fan, SHEN Wei, CUI Qi, et al. Dynamic characterization of hybrid solar cells based on polymer and aligned ZnO nanorods by intensity modulated photocurrent spectroscopy[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2010, 114: 20225-20235.

[14]焦淑紅, 徐東升, 許荔芬, 等. 金屬氧化物納米材料的電化學(xué)合成與形貌調(diào)控研究進(jìn)展[J]. 物理化學(xué)學(xué)報(bào)，2012, 28(10): 2436-2446.

JIAO Shuhong, XU Dongsheng, XU Lifen, et al. Recent progress in electrochemical synthesis and morphological control of metal oxide nanostructures[J]. Acta Physico Chimica Sinica, 2012, 28(10): 2436-2446.

[15]魏垚. 納米復(fù)合材料的制備及其光電性能的研究[D]. 石家莊：河北科技大學(xué), 2009.

WEI Yao. Fabrication of Nano-Composited-Material and Study of Photronic Property[D]. Shijiazhuang: Hebei University of Science and Technology, 2009.

[16]程銀芬. ZnO微納結(jié)構(gòu)制備及其光電化學(xué)特性研究[D]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué), 2012.

CHENG Yinfen. Synthesis of ZnO Micro-Nanostructure and Photoelectrochemical Properties[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2012.

[17]XU Lifen, CHENG Qingwei, XU Dongsheng. Hierarchical ZnO nanostructures obtained by eletrodeposition[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2007，111:11560-11565.

[18]王玉輝. 一維ZnO納米棒分級結(jié)構(gòu)陣列的制備及光電性能[D]. 上海：華東理工大學(xué), 2012.

WANG Yuhui. Preparation and Optical Properties of Hierarchical Structure Arrays of 1-D Zinc Oxide Nanorods[D]. Shanghai: East China University of Science and Technology, 2012.

[19]SHI Yantao, ZHU Chao, WANG Lin, et al. Ultrarapid sonochemical synthesis of ZnO hierarchical structures: From fundamental research to high efficiencies up to 6.42% for quasi-solid dye-sensitized solar cells[J]. Chemistry of Materials, 2013, 25: 1000-1012.

[20]ZHENG Yanzhen, DING Haiyang, LIU Yu, et al. In-situ hydrothermal growth of bi-hierarchical ZnO nanoarchitecture with surface modification for efficient hybrid solar cells[J]. Electrochimica Acta, 2014, 145: 116-122.

[21]CARDOSO J C, GRIMES C A, FENG Xinjian, et al. Fabrication of coaxial TiO2/Sb2S3nanowire hybrids for efficient nanostructured organic-inorganic thin film photovoltaics[J]. Chemical Communications, 2012, 48: 2818-2820.

[22]MESSINA S, NAIR M T S, NAIR P K. Antimony sulfide thin films in chemically deposited thin film photovoltaic cells[J]. Thin Solid Films, 2007, 515: 5777-5782.

[23]BOIX P P, LEE Y H, FABREGAT-SANTIAGO F, et al. From flat to nanostructured photovoltaics:Balance between thickness of the absorber and charge screening in sensitized solar cells[J]. ACS Nano, 2012, 6(1): 873-880.

[24]IM S H, KIM H J, RHEE J H, et al. Performance improvement of Sb2S3-sensitized solar cell by introducing hole buffer layer in cobalt complex electrolyte[J]. Energy & Environmental Science, 2011, 4: 2799-2802.

[25]朱剛強(qiáng), 黃錫金, 馮波, 等. OTS自組裝單層膜誘導(dǎo)生長Sb2S3薄膜及其生長機(jī)理[J]. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 26(11): 2041-2046.

ZHU Gangqiang, HUANG Xijin, FENG Bo, et al. Growth of Sb2S3thin films directed by OTS selfassembled monolayer and its formation mechanism[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2010, 26(11): 2041-2046.

[26]CHANG J A, RHEE J H, IM S H, et al. High-performance nanostructured inorganic-organic heterojunction solar cells[J]. Nano Letters, 2010, 10: 2609-2612.

[27]HEO J H, IM S H, KIM H J, et al. Sb2S3sensitized photoelectrochemical cells: Open circuit voltage enhancement through the introduction of poly-3-hexylthiophene interlayer[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2012, 116: 20717-20721.

[28]IM S H, LIM C S, CHANG J A, et al. Toward interaction of sensitizer and functional moieties in hole-transporting materials for efficient semiconductor-sensitized solar cells[J]. Nano Letters, 2011, 11: 4789-4793.

[29]郝彥忠, 孫寶, 羅沖, 等. ZnO 納米管有序陣列與 Cu2O 納米晶核殼結(jié)構(gòu)的光電化學(xué)性能及全固態(tài)納米結(jié)構(gòu)太陽電池研究[J]. 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào), 2014, 35(1): 127-133.

HAO Yanzhong, SUN Bao, LUO Chong, et al. Photoelectrochemistry of core-shell nanostructure of ordered ZnO nanotube array and Cu2O nanocrystals and performance of the all oxide solid state nanostructure solar cell[J]. Chemical Journal of Chinese Universities, 2014, 35(1): 127-133.

[30]李亞彬. ZnO/CuInS2及ZnO/CuInS2/CuSCN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及性能研究[D]. 天津: 天津城市建設(shè)學(xué)院, 2012.

LI Yabin. Research on the Construction and Photoelectric Properties of ZnO/CuInS2and ZnO/CuInS2/CuSCN Heterostructures[D]. Tianjin: Tianjin Institute of Urban Construction, 2012.

GUO Zhimin, HAO Yanzhong, PEI Juan, et al. Photoelectrochemical properties of hierarchical ZnO micro-nanostructure sensitized with Sb2S3nanoparticles[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2016,37(1):26-32.

Photoelectrochemical properties of hierarchical ZnO micro-nanostructure sensitized with Sb2S3nanoparticles

GUO Zhimin1, HAO Yanzhong1,2, PEI Juan2, SUN Bao2, LI Yingpin2

(1.School of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 2.School of Science, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

Abstract:By using electrochemical deposition method, and assisted with additions of PEG-400 and EDA, well-aligned ZnO nanorods and hierarchical ZnO micro-nanostructure are fabricated directly on indium doped tin oxide coated conducting glass (ITO) substrate. The shell-core Sb2S3/ZnO nanorod structure and the shell-core hierarchical Sb2S3/ZnO micro-nanostructure are prepared by chemical bath deposition method. SEM, XRD, UV-Vis and photocurrent test are used to characterize the morphology, nanostructures and their photoelectrochemical properties. The studies show that the photocurrent on the array membranes with shell-core hierarchical Sb2S3/ZnO micro-nanostructure is apparently higher than that with shell-core Sb2S3/ZnO nanorods array.

Keywords:photoelectrochemistry； Sb2S3nanoparticles； ZnO nanorods； micro-nano hierarchical structure； shell-core nanostructure

通訊作者：郝彥忠教授。E-mail:yzhao@hebust.edu.cn

作者簡介：郭志敏(1989—)，男，河北保定人，碩士研究生，主要從事半導(dǎo)體納米材料光電化學(xué)方面的研究。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(21173065); 河北省自然科學(xué)基金(B2014208062, B2014208066, B2010000856)

收稿日期：2015-07-09；修回日期：2015-09-18；責(zé)任編輯：張士瑩

中圖分類號(hào)：O649

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi:10.7535/hbkd.2016yx01005

文章編號(hào)：1008-1542(2016)01-0026-07