研究目的
开发一种绿色、简便且无需表面活性剂的水热法来合成具有可调形貌的硫化铋(Bi2S3)纳米结构,并研究其光电化学性能。
研究成果
该研究成功开发了一种绿色水热法,通过调节H2WO4浓度合成了具有可调形貌(纳米颗粒、纳米棒、纳米管)的Bi2S3纳米结构。高长径比的Bi2S3纳米棒因沿[001]方向载流子迁移率提升而表现出更强的光电流。该方法环境友好,在太阳能电池和光电探测器领域具有应用潜力。未来工作可将此方法拓展至其他金属硫化物并进一步优化PEC性能。
研究不足
该合成过程需要精确控制H2WO4浓度和pH值;较高浓度会导致纳米结构无序排列。该方法专用于Bi2S3材料,若不加修改可能无法直接适用于其他材料。光电化学性能与形貌相关,且会随合成条件变化而改变。
1:实验设计与方法选择:
采用水热法在水溶液中合成Bi2S3纳米结构,以H2WO4为调控剂控制形貌且无需有机添加剂。该方法基于酸性条件下Bi3+与S2-离子的反应。
2:样品选择与数据来源:
使用硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、硫化钠(Na2S·9H2O)和钨酸钠(Na2WO4·2H2O)作为前驱体。样品合成时采用不同浓度的H2WO4(0至0.2 M)。
3:2 M)。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:TCI化学试剂;去离子水;用于pH调节的硝酸;聚四氟乙烯内衬高压釜;离心机;真空烘箱;X射线衍射仪(Bruck D8 Advance,Cu Kα辐射);扫描电子显微镜(Hitachi S4800);透射电子显微镜(JEM-2100F);X射线光电子能谱仪(Thermo Scientific ESCALab 250Xi,Al Kα辐射);紫外-可见-近红外分光光度计(Shimadzu UV-2600);电化学工作站(CHI 660D);氙灯;三电极体系(含ITO、铂丝和Ag/AgCl电极)。
4:实验步骤与操作流程:
将Na2WO4溶于水,用HNO3调节pH至2.0形成H2WO4溶液。加入Bi(NO3)3形成浆料后逐滴加入Na2S溶液。转移至高压釜中130°C加热24小时。通过离心收集产物,用乙醇和水冲洗,真空干燥。采用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis-NIR和PEC进行表征。
5:0形成H2WO4溶液。加入Bi(NO3)3形成浆料后逐滴加入Na2S溶液。转移至高压釜中130°C加热24小时。通过离心收集产物,用乙醇和水冲洗,真空干燥。采用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis-NIR和PEC进行表征。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:XRD分析晶体结构;SEM和TEM观察形貌;XPS测定元素组成和结合能;UV-Vis-NIR获取吸收光谱并通过Tauc图计算带隙;PEC测量光电流密度和线性扫描伏安法。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
Scanning electron microscope
S4800
Hitachi
Investigate morphologies of products with tungsten filament electron source.
-
Transmission electron microscope
JEM-2100F
JEOL
Study microstructures and obtain high-resolution images.
-
X-ray photoelectron spectrometer
ESCALab 250Xi
Thermo Scientific
Perform XPS analysis using monochromatic Al Kα radiation.
-
UV-Vis-NIR spectrophotometer
UV-2600
Shimadzu
Record absorption spectra in diffuse reflectance mode with integrating-sphere accessory.
-
X-ray diffractometer
D8 Advance
Bruck
Analyze the crystalline phase of samples using Cu Kα radiation.
-
Electrochemical station
CHI 660D
Shanghai Chenhua Apparatus Co.
Record photocurrent and perform linear sweep voltammetry in PEC measurements.
-
Xe lamp
Serve as irradiation source for PEC measurements.
-
Autoclave
Teflon-lined
Used for hydrothermal reactions at high temperature and pressure.
-
登录查看剩余6件设备及参数对照表
查看全部