研究目的
通过溅射法制备单斜相VO2纳米棒薄膜,并研究其在光电化学水分解和超级电容器应用中的性能。
研究成果
在最佳氧流量(4 sccm)下沉积的单斜相VO2纳米棒薄膜展现出优异的光电化学水分解性能,具有高光电流和比电容以及出色的稳定性。纳米棒形貌增加了活性位点并促进了载流子分离,使其在能源应用方面极具前景。
研究不足
该研究仅限于ITO衬底上的单斜相VO2薄膜;使用其他衬底或晶相时性能可能有所差异。虽然调节了溅射参数(如O2流量),但温度、功率等其他因素未进行充分优化。对于超过5000次循环的长期稳定性及工业化应用的规?;侍馍形慈娼饩觥?/p>
1:实验设计与方法选择:
采用射频反应磁控溅射法,在300°C下于ITO镀膜玻璃基底上沉积VO2薄膜,通过调节氧气流量(2、4、6 sccm)并保持氩气流量恒定(8 sccm)。沉积后进行500°C、3小时热处理以增强结晶度。表征手段包括XRD、SEM、紫外-可见光谱、XPS及电化学测试。
2:6 sccm)并保持氩气流量恒定(8 sccm)。沉积后进行500°C、3小时热处理以增强结晶度。表征手段包括XRD、SEM、紫外-可见光谱、XPS及电化学测试。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用ITO镀膜玻璃基底。根据氧气流量将样品标记为V82、V84、V86。数据源自实验室实测。
3:VV86。数据源自实验室实测。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:高纯度钒靶材(99.99%)、氧气与氩气、ITO镀膜玻璃基底、掩模用环氧胶粘剂、0.1 M氢氧化钠电解液。设备:射频磁控溅射系统、台阶仪(布鲁克Dektak XT)、XRD(帕纳科X'Pert PRO)、SEM(日立S-4800)、紫外-可见分光光度计(尼欧基因)、XPS(赛默飞世尔MultiLab 2000)、电化学工作站(比奥罗杰SP-200)。
4:99%)、氧气与氩气、ITO镀膜玻璃基底、掩模用环氧胶粘剂、1 M氢氧化钠电解液。设备:
4. 实验流程与操作步骤:腔室抽真空至5×10^-6 mbar,预溅射10分钟,在150 W功率和3 mbar压力下沉积。测量薄膜厚度并进行结构与光学表征。在三电极体系中进行电化学测试(参比电极Ag/AgCl、对电极Pt、工作电极VO2置于0.1 M NaOH中),开展循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)、电流-时间(I-t)及电化学阻抗(EIS)测试。
5:0)、紫外-可见分光光度计(尼欧基因)、XPS(赛默飞世尔MultiLab 2000)、电化学工作站(比奥罗杰SP-200)。 实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:采用谢乐公式分析XRD数据计算晶粒尺寸,通过Tauc关系计算光学带隙,利用公式Cs = (∫I dV) / (A ν ΔV)从CV曲线获取比电容,通过奈奎斯特图解析EIS数据。
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X-ray Photoelectron Spectrometer
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