摘要：通过丝网印刷技术，制备得到了ZnO/WO3复合材料，并测试了不同偏压不同光源光照下ZnO/WO3复合材料光电流随光强的变化。结果表明偏压可以增大ZnO/WO3复合材料的光电流。紫外光照下光电流随着光强的增加而增加，而蓝光光照下光电流随着光强的增加而减小。

关键词：WO3；ZnO；光电流

[中图分类号]TQ          [文献标识码]A

 

光电催化降解是光催化降解的分支、扩展，起源于1999年[1]。光源和偏压的大小都影响着光电催化降解的效果[2-4]。光电流反应了材料表面光电子的产生及传输能力，是表征光催化性能的有效手段之一[5]。本文研究了偏压大小和光源类型对ZnO/WO3复合材料光电流的影响。

1 实验材料和方法

1.1样品制备

将FTO导电玻璃分别放在氯仿、氨水和蒸馏水中超声30分钟后干燥待用。然后称取WO3质量百分含量为50%的ZnO/WO3复合材料(WO3和ZnO颗粒粒径为30 nm)，按照一定比例向复合材料中加入松油醇等有机溶剂，以300 rev/min的速度球磨4小时得到具有一定粘度的浆料。将得到的浆料利用丝网印刷技术涂覆在导电玻璃的导电面，涂覆面积为20×20 mm2。将印刷好的电极放在加热炉中首先以2 ℃/min的速率升温至250 ℃，保温2小时，再以2 ℃/min的速率升温至550 ℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到薄膜电极。用导电银浆将未涂敷浆料的地方与铜丝相连，固化后用环氧树脂将未涂敷浆料的部分密封得到催化电极。

1.2 光电流测试

光电流测试在IM6eX电化学工作站(德国，Zahner elektrik)上进行，ZnO/WO3复合电极为工作电极；Pt丝为对电极；参比电极为饱和甘汞电极。光强的变化由电化学工作站配套附件控制。紫光光光强变化的范围为0-72 W/m2，蓝光光强变化的范围为0-200 W/m2，变化速率均为1 W/m2·S，偏压的变化为0 V、1 V、2 V、3 V、4 V。

2 结果与讨论

图1和图2分别为不同偏压紫外光和蓝光光照下ZnO/WO3复合材料光电流的变化。由图1和图2可知，ZnO/WO3复合材料的光电流随偏压的增大而增大。光电流是光生载流子的宏观体现，光电流增大表明光生载流子的增加，从而可能增大光电催化的降解率。因此偏压可以增大光电催化的降解率。当光强为0 W/m2时，光电流都不为零。这是因为液相中存在着导电离子，偏压存在时，可能存在着内建电场，偏压增大，暗电流也增大，而仪器在计算光电流的时候并没有完全扣除测试条件下的暗电流，因此光强为0 W/m2时，光电流不为零。

紫外光照下光电流随着光强的增加而增加，而蓝光光照下光电流随着光强的增加而减小，这与光子的能量有关。紫外光有足够的能量激发生成电子空穴对，并在外加电压影响下很快的分离，因此随着光强的增加，光电流逐渐增加。而蓝光光子本身没有很高的能量激发半导体，并维持电子空穴对的稳定性，因此电子空穴对更倾向于复合，随着光强的增大，复合几率越大，光生载流子越少。

 

 

 

3 结论

    偏压可以增大ZnO/WO3复合材料的光电流。紫外光照下光电流随着光强的增加而增加，而蓝光光照下光电流随着光强的增加而减小。

 

（钦州学院校级一般科研项目 (2012XJKY-16B)。）

 

参考文献

[1] Pelefrini R, Zamora P P. Electrochemically assisted photocatalytic degradation of reactive dyes [J]. Applied Catalysis B: Environmental, 1999, 22 (2): 83-90.

[2] 籍宏伟, 马万红. 可见光诱导TiO2光催化的研究进展[J]. 科学通报, 2003, 48(21) :2199-2250.

[3] 黄戈辉, 张正国, 方晓明. 二氧化钛光催化剂的掺杂改型[J]. 现代化工, 2004, 24(1): 80-83.

[4] 孔海霞, 孙彦平, 武爱莲, 等. TiO2薄膜光电极能带结构和催化活性的初探[J]. 感光科学与光化学, 2004, 22(5): 327-332.

[5] 颜鲁婷, 司文捷, 苗赫濯. TiO2悬浮液光电流响应的影响因素[J]. 稀有金属材料与工程, 2005, 34(Suppl. 1): 1136-1142.

[6] Xie C S, Hu J H, Wu R, et al. Structure transition comparison between the amorphous nanosize particles and coarse-grained polycrystalline of cobalt [J]. Nanostructured Materials, 1999, 11(8): 1061-1066.