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这所院校又添新作:用于制氢的金基底上Cu 2 znsns 4 (CZTS)薄膜沉积物的电化学制备和表征

论论资讯 | 2023-01-01 3热度

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Electrochemical Fabrication and Characterization of Cu<sub>2ZnSnS</sub><sub>4</sub>(CZTS) Thin Film Deposits on Gold Substrate for Hydrogen Production

Bouhjar F.; Derbali L.; Zahi N.; Alkabsh A.

Published:2023-01-01
DOI:10.1142/s1793292023500224

研究背景

随着社会的发展,环境问题和能源危机逐渐受到人们的关注。因此,人们开始寻找新的能源替代品和环保技术。其中,光催化技术因其高效、环保等特点备受关注。然而,目前光催化材料的稳定性和光电转换效率等问题仍然存在,因此需要寻找更好的材料来解决这些问题。

研究内容

本研究采用室温一步电沉积法制备硫化物CZTS,并在不同温度下进行退火处理。通过扫描电子显微镜图像,可以确认沉积物中存在聚集的颗粒。退火温度为400℃的沉积物没有空洞,而退火温度为500℃的沉积物则出现严重的硫损失,不符合化学计量比。在400℃的退火条件下,沉积物的组成更接近所需的比例。沉积物具有整个可见光范围的良好吸收性,因此是薄膜太阳能电池的合适吸收材料。电流-电压特性呈欧姆趋势,且斜率随退火温度增加而增加。沉积物表现出良好的光敏行为,光照后电阻降低。莫特-肖特基图表明,沉积物由带正电荷的粒子组成。在500℃退火的CZTS薄膜提供更高的H2产率(68.68μmol g-1 h-1),比400℃退火的CZTS薄膜高32倍(2.08μmol g-1 h-1)。此外,CZTS薄膜的光催化活性在48小时后仍保持在94%,证实了CZTS薄膜的良好稳定性和可重复使用性。因此,CZTS薄膜是一种潜在的、耐久的光催化剂材料。

研究意义

本研究通过室温一步电沉积法制备出CZTS薄膜,并在不同温度下进行退火处理,成功地解决了CZTS薄膜的稳定性和光电转换效率等问题。同时,本研究发现500℃退火的CZTS薄膜具有更高的H2产率和良好的光催化活性,证实了其在光催化领域的应用潜力。这项研究对于寻找新型光催化剂材料和推动环境保护技术的发展具有重要意义。

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