1.一种菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)ZnO前驱液的配置:
室温下,向去离子水中加入NH4F,然后加入Zn(NO3)2·6H2O,搅拌至澄清,再加入NaOH溶液,调节pH值至5~7,并搅拌至澄清,得ZnO前驱液;其中加入的NH4F和Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为(5~7):1;
2)SnO2/玻璃基板的功能化:
将SnO2/玻璃基板洗涤干净后置于184.9nm的紫外光下照射20~40min,使SnO2/玻璃基板表面形成羟基单分子层;
3)薄膜的自组装:
将SnO2/玻璃基板的羟基单分子层一面悬浮于ZnO前驱液表面进行自组装吸附,利用基板表面羟基层的静电作用吸附ZnO前驱液中的小分子[(ZnO)2+NO3-]+,然后异相成核自组装
2+ - + 2+ - +
形成非晶态的[(ZnO) NO3 ]O-SnO2前驱薄膜,将非晶态的[(ZnO) NO3]O-SnO2前驱薄膜在室温下干燥,得到玻璃/SnO2-O-[(ZnO)2+NO3-]+非晶薄膜;自组装吸附的时间为10~15h;
4)薄膜的层层自组装:
将玻璃/SnO2-O-[(ZnO)2+NO3-]+非晶薄膜在184.9nm的紫外光下照射20~40min,使其表面形成羟基单分子层,然后将该羟基单分子层悬浮于ZnO前驱液表面,对ZnO前驱液中的小分子[(ZnO)2+NO3-]+进行自组装吸附,形成玻璃/SnO2-O-ZnO-O-[(ZnO)2+NO3-]+非晶薄膜,再在室温下干燥;如此反复多次层层自组装直至达到所需厚度,得到非晶态玻璃/SnO2-O-ZnO复合薄膜;自组装吸附的时间为10~15h;
5)薄膜的晶化
将非晶态玻璃/SnO2-O-ZnO复合薄膜放入马弗炉中,从室温升到250~550℃,保温60~
180min,再自然冷却至室温,即得到菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极。
2.根据权利要求1所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中加入Zn(NO3)2·6H2O后搅拌10~20min至澄清,加入NaOH溶液后搅拌10~
20min至澄清。
3.根据权利要求1所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中ZnO前驱液中Zn元素的浓度为0.040~0.070mol/L。
4.根据权利要求1所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法,其特征在于,所述步骤3)和步骤4)中ZnO前驱液的温度为55~85℃。
5.根据权利要求1所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法,其特征在于,所述步骤3)和步骤4)中的干燥时间为6~8h。
6.根据权利要求1所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法,其特征在于,所述步骤9)中的升温速度为10~30℃/min。
7.权利要求1-6中任意一项所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极的制备方法制得的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极,其特征在于,所述菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极中ZnO的晶型为红锌矿型,具备P63mc空间对称性,SnO2的晶型为金红石型,空间对称性为P4/mnm;ZnO的形貌为周期性排布的菱形结构,菱形结构的内角分别为60°和120°。
8.根据权利要求7所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极,其特征在于,在模拟太阳光照射下,所述菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极在1.50V条件下产生0.43mA/cm2电流密度。
9.根据权利要求7所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极,其特征在于,在模拟太阳光照射下,所述菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极光照瞬间光电流大小为0.021mA/cm2。
10.权利要求7-9中任意一项所述的菱形结构的氧化锌/二氧化锡光电极在可见光下光催化降解有机污染物方面的应用。