具有分级纳米孔和纳米裂纹的碗状ZnO/CdS纳米复合薄膜的简易制备与优化及其高性能光电化学应用

摘要： 我们首次通过简便的两步法合成了一种具有分级纳米孔和纳米裂纹的特殊纳米结构ZnO/CdS复合薄膜，并优化了ZnO与CdS的负载量。首先通过快速气/液界面组装及十三次逐层转移碗状ZnO纳米颗粒，制备出具有分级纳米多孔结构的ZnO薄膜。这些ZnO纳米碗采用无模板溶液化学反应简单制备而成。退火后，通过连续六次离子层吸附与反应对组装的ZnO薄膜进行CdS纳米颗粒敏化。煅烧过程中因ZnO薄膜与CdS层热膨胀行为差异，该纳米复合薄膜形成纳米裂纹。这种简易优化的ZnO/CdS薄膜可作为光电极电池中的理想光阳极，在0.5M Na2S水溶液中接受100 mW cm?2可见光照射时，于?0.9V（vs. Hg|Hg2SO4|饱和K2SO4）电位下能产生高达7.8 mA cm?2的饱和光电流密度，对应太阳能转换效率达6.6%。