CN102249238A - 一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用 - Google Patents
一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102249238A CN102249238A CN 201110043347 CN201110043347A CN102249238A CN 102249238 A CN102249238 A CN 102249238A CN 201110043347 CN201110043347 CN 201110043347 CN 201110043347 A CN201110043347 A CN 201110043347A CN 102249238 A CN102249238 A CN 102249238A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- silicon nanowires
- silicon nanowire
- electrode
- pedot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 109
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 108
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title abstract description 7
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 36
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims description 27
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 claims description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 claims description 11
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims description 7
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims description 5
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 6
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- YMMGRPLNZPTZBS-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[2,3-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=C1C=CS2 YMMGRPLNZPTZBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MAGFQRLKWCCTQJ-UHFFFAOYSA-M 4-ethenylbenzenesulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C1=CC=C(C=C)C=C1 MAGFQRLKWCCTQJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- SROPKFOGVUYJCW-UHFFFAOYSA-N [Li].[SH2]=N.C(F)(F)F Chemical compound [Li].[SH2]=N.C(F)(F)F SROPKFOGVUYJCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种硅纳米线-导电高分子PEDOT的复合物及其制备方法与应用。该方法包括下述步骤：1)将通过金属纳米颗粒催化辅助刻蚀法得到的硅纳米线阵列结构表面用HF溶液处理，得到处理后的硅纳米线阵列结构；2)采用循环伏安法，使高分子单体EDOT在所述硅纳米线阵列表面进行电化学聚合反应，得到硅纳米线-导电高分子复合物。该方法反应条件温和，简单易行，可有效控制硅纳米线表面功能高分子的厚度、能带结构及导电性能，是一种有效的构建硅纳米线-导电高分子功能化合物的复合结构的方法。通过对所得到的复合结构在光催化制氢领域的应用进行研究，结果显示该结构具有高效的催化性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用。
背景技术
硅是现代信息技术产业基础性材料，而硅纳米线则被认为是未来硅基纳米器件的重要构筑单元。
对于硅纳米材料而言，基于其在器件应用方面的特殊性，研究化学修饰对硅纳米材料基器件的性能影响变得非常必要。随着器件尺寸的进一步缩小，由表面状态改变所产生的影响将变得更为关键。对于纳米器件而言，这种表面状态往往会对器件的性能起到决定性的作用。硅材料本身化学稳定性差、容易聚集等局限也进一步增强了化学修饰的必要。在传感及电学方面的应用，半导体纳米材料表面效应是其传输性能的主要影响因素。通过对硅纳米结构表面进行修饰，一方面可以使硅纳米线材料的局限性得到改善，另一方面可以赋予硅纳米材料新的功能，实现硅纳米材料的多功能化。
对硅纳米线表面进行可控化学修饰，无疑是进一步拓展硅纳米线性能的重要途径，研发可应用在硅纳米线体系的可控化学修饰技术将会丰富硅纳米线表面性质的调控手段。目前，硅纳米线表面化学修饰主要有沉积金属纳米颗粒(Kui-Qing Peng.Nano Lett.，2009，9(11)，3704-3709.)，化学修饰小分子化合物(Yun Jeong Hwang.Nano Lett.2009，9(1)，410-415.)，PECVD法蒸镀SiNx、无定型Si或者多晶硅层(E.C.Garnett.J.Am.Chem.Soc.2008，130，9224.)等。但是这些方法仍然存在一些问题，例如修饰反应程度不易控制，修饰过程中会引入难以避免的副反应、以及由于修饰的分子阻抗增大从而降低器件电子传输速率等问题。
因此，通过在硅纳米线表面聚合导电高分子材料，控制实验条件来调控导电高分子性能，不仅有助于实现硅纳米线表面的稳定、加强对光的吸收利用，也有助于提高硅纳米线器件电子传输性能，扩展其在纳米器件领域的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种对硅纳米线表面进行化学修饰的方法，并希望修饰后构建的硅纳米线与导电高分子poly(3，4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT，聚(3，4-乙撑二氧噻吩))的复合物，不仅有助于实现硅纳米线表面的稳定，也有助于提高硅纳米线器件电子传输性能，扩展其在光催化制氢领域的应用，提高光催化制氢的效率。
本发明所提供的硅纳米线与PEDOT的复合物是按照包括下述步骤的方法制备得到
1)将具有硅纳米线阵列的硅片用HF溶液处理，得到处理后的具有硅纳米线阵列的硅片；
2)采用循环伏安法，使高分子单体3，4-乙撑二氧噻吩(3，4-ethylenedioxythiophene，EDOT)在所述硅纳米线阵列表面进行电化学聚合反应，得到所述硅纳米线-导电高分子复合物。
其中，步骤1)中所述的具有硅纳米线阵列的硅片是通过金属纳米颗粒催化辅助方法刻蚀硅片获得，具体方法参见下述文献：Kuiqing Peng，Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，2737-2742。
步骤2)中所述电化学聚合反应是在含有支持电解质的去离子水溶液中进行的；所述支持电解质可选自下述任意一种：LiClO4、poly(4-styrene sulfonate)(PSS，聚-4-苯乙烯磺酸钠)，LiCF3SO3，LiBF4，LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂)，其浓度可为0.5-3.0M，优选1.0M。
所述电化学聚合反应的反应体系中初始加入的高分子单体EDOT的浓度为0.0032-0.019M，优选0.0075M。
步骤2)中循环伏安法中采用的电极体系为三电极体系；所述三电极体系中，工作电极为所述具有硅纳米线阵列的硅片，对电极为Pt片(2×2cm2)，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。
所述电化学聚合反应中，循环伏安的扫描电位范围为：-1.0-1.2V，扫描速度为50mV/s-0.6V/s，扫描次数为3-10次。在电聚合过程中使用不同的扫描速度可以控制导电高分子薄膜的厚度，随着扫描速度的增加，导电高分子薄膜厚度相应减小。
电化学聚合反应中，更具体的循环伏安扫描速度为50mV/s，0.3V/s、0.4V/s或0.5V/s，优选0.5V/s；扫描次数优选4次。
此外，本发明还可对上述得到的硅纳米线-碘掺杂导电高分子复合物进行可控掺杂。如将其置于I2蒸气中对PEDOT薄膜进行处理，使碘扩散进入高分子结构中，实现对PEDOT薄膜的掺杂，其中，I掺杂量与处理时间长短有关，高分子中I含量随掺杂时间增大而增大，掺杂处理的时间可为6-48h，48小时后使PEDOT薄膜中I的含量达到极限值。
本发明还提供了硅纳米线-导电高分子复合物、硅纳米线-碘掺杂导电高分子的复合物的应用。
本发明所提供的应用，是硅纳米线-导电高分子复合物以及硅纳米线-碘掺杂导电高分子作为催化剂在光催化质氢中的应用。
在以硅纳米线-碘掺杂PEDOT作为催化剂、钛青铜作为共催化剂，以0.2M HI酸作为电子牺牲体的条件下，进行光催化质氢，显示出较高的制氢效率。
本发明通过构建硅纳米线与导电高分子功能化合物(PEDOT)的复合结构的方法提供了一种对硅纳米线表面进行化学修饰的方法。该方法反应条件温和，简单易行，可有效控制硅纳米线表面功能高分子的厚度、能带结构及导电性能，是一种有效的构建硅纳米线-导电高分子功能化合物的复合结构的方法。利用红外光谱(FTIR)，透射电子显微镜(TEM)对修饰后的硅纳米线表面进行分析，证实导电高分子成功聚合以及观察高分子形貌特点。对所得的复合结构在光催化制氢领域的应用进行研究，显示出高效的催化性能。
附图说明
图1为本发明所制备的硅纳米线阵列结构扫描电子显微镜(SEM)示意图。
图2为本发明所制备的硅纳米线-PEDOT的复合物的傅里叶红外(FTIR)谱图。
图3为本发明所制备的硅纳米线-PEDOT的复合物的透射电子显微镜(TEM)谱图。
图4为实施例1制备的硅纳米线-PEDOT的复合物在共催化剂(CuPc)存在下光解0.2M HI酸溶液制氢0偏压下扫描电压为50mv/s时的开关电流曲线。
图5为实施例2制备的硅纳米线-PEDOT的复合物在共催化剂(CuPc)存在下光解0.2M HI酸溶液制氢0偏压下扫描电压为0.3v/s时的开关电流曲线。
图6为实施例3制备的硅纳米线-PEDOT的复合物在共催化剂(CuPc)存在下光解0.2M HI酸溶液制氢0偏压下扫描电压为0.4v/s时的开关电流曲线。
图7为实施例4制备的硅纳米线-PEDOT的复合物在共催化剂(CuPc)存在下光解0.2M HI酸溶液制氢0偏压下扫描电压为0.5v/s时的开关电流曲线。
图8为实施例4制备的硅纳米线-PEDOT的复合物在共催化剂(CuPc)存在下光解0.2M HI酸溶液光电转化效率(IPCE)曲线。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的保护范围并不局限于实施例所表述的范围。
本发明实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。除硅纳米线外，实施例中所使用的N型(100)单晶硅片均购自于天津市半导体研究所。
实施例中所用的硅纳米线按照下述方法制备得到：
硅纳米线阵列初始样品通过金属纳米颗粒催化辅助方法刻蚀获得(Kuiqing Peng，Angew.Chem.Iht.Ed.2005，44，2737-2742.)。将硅片分别使用丙酮、乙醇及去离子水超声10分钟除去表面污染物，再使用铬酸洗液浸泡1小时后使用去离子水清洗；在50℃水浴中使用0.04M AgNO3的20％HF酸水溶液进行刻蚀；将刻蚀完成后带有硅线阵列的硅片在王水溶液(VHCl∶VHNO3＝3∶1)中浸泡1小时以除去表面Ag纳米颗粒，用去离子水反复清洗，将样品浸入10％HF酸溶液中除去氧化层，再用蒸馏水反复清洗，晾干待用，对其进行SEM表征，见图1。
实施例1、制备硅纳米线-PEDOT的复合物及其碘掺杂复合物
原位聚合导电高分子PEDOT于硅纳米线阵列结构表面。
反应原料为3，4-ethylenedioxythiophene(EDOT，3，4-乙撑二氧噻吩)，反应方程如下：
具体合成方法如下：
称取0.1173g的EDOT(0.0075M)，LiClO4 11.3g(1.0M)，溶于110ml去离子水中，超声15分钟使EDOT分散，通氩气30分钟除去溶液中氧气，使用三电极体系，工作电极为刻蚀后带有硅线阵列的硅片，对电极为Pt片(2x2cm2)，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。聚合时使用循环伏安法，扫描电位范围为：-1.0-1.2V，聚合时扫描速度为50mv/s。循环4次后使用乙腈清洗除去表面EDOT单体，自然晾干，即得硅纳米线-PEDOT的复合物。
对制备得到的硅纳米线-PEDOT的复合物进行FTIR表征，见图2。从图2可以看出复合物在3400cm-1对应PEDOT分子v(＝CH)，1590cm-1对应PEDOT分子v(c＝c)，1050cm-1，1200cm-1对应PEDOT分子v(C-O-C)。确认PEDOT分子被成功聚合于硅纳米线阵列结构表面。对制得的硅纳米线-PEDOT的复合物进行透射电子显微镜(TEM)表征，结果见图3。PEDOT薄膜厚度约为5nm。
对硅纳米线-PEDOT的复合物使用碘单质进行掺杂：
将制备完成的PEDOT薄膜暴露于碘蒸气气氛中，碘蒸气扩散进入高分子结构中，碘负离子对高分子进行掺杂，掺杂48小时后使PEDOT薄膜中I的含量达到极限值。
接着通过真空蒸镀法将共催化剂钛青铜(CuPc)沉积于碘掺杂的PEDOT薄膜表面，沉积钛青铜厚度为10nm。
性能测试
在两电极体系中使用0.2M HI酸溶液，控制搅拌转速为1600rpm，在0偏压下使用Xe灯在100mW/cm2光照强度下对上述样品硅纳米线-碘掺杂PEDOT-CuPc进行测试，对于实施例1中所制备的样品测试性能结果见图4。
图4是指在光照下发生产氢化学反应时的电流曲线和无光照时没有发生化学反应的电流曲线。可以看到，光照时的电流强度达到毫安级，产氢效率很高，而没有光照时硅未被激发，不发生化学反应，电流基本为0。
实施例2、制备硅纳米线-PEDOT的复合物及其碘掺杂复合物
硅纳米线-PEDOT的复合物按照实施例1中的方法进行制备，不同之处在于本实施例中聚合时的扫描速率为0.3v/s。
对制备得到的硅纳米线-PEDOT复合物进行碘单质掺杂、以及在碘掺杂的PEDOT薄膜表面沉积共催化剂钛青铜均同实施例1。
对样品硅纳米线-碘掺杂PEDOT-CuPc进行光催化制氢电化学性能测试，测试方法同时实施例1，结果见图5。
图5也是在光照下发生产氢化学反应时的电流曲线和无光照时没有发生化学反应的电流曲线。与图4区别在于，制备条件(扫描速率)变化引起的PEDOT厚度变化对出氢电流产生的影响不同，以下实施例3，4亦是。
实施例3、制备硅纳米线-PEDOT的复合物及其碘掺杂复合物
硅纳米线-PEDOT的复合物按照实施例1中的方法进行制备，不同之处在于本实施例中聚合时的扫描速率为0.4v/s。
对制备得到的硅纳米线-PEDOT复合物进行碘单质掺杂、以及在碘掺杂的PEDOT薄膜表面沉积共催化剂钛青铜均同实施例1。
对样品硅纳米线-碘掺杂PEDOT-CuPc进行光催化制氢电化学性能测试，测试方法同时实施例1，结果见图6。
实施例4、、制备硅纳米线-PEDOT的复合物及其碘掺杂复合物
硅纳米线-PEDOT的复合物按照实施例1中的方法进行制备，不同之处在于本实施例中聚合时的扫描速率为0.5v/s。
对制备得到的硅纳米线-PEDOT复合物进行碘单质掺杂、以及在碘掺杂的PEDOT薄膜表面沉积共催化剂钛青铜均同实施例1。
对样品硅纳米线-碘掺杂PEDOT-CuPc进行光催化制氢电化学性能测试，测试方法同时实施例1，结果见图7。
在两电极体系中使用0.2M HI酸溶液，控制搅拌转速为1600rpm，在0偏压下对该实施例制备的硅纳米线-碘掺杂PEDOT-CuPc的光电转化效率(IPCE，是将太阳光能转化为氢气时的电流效率大小的度量值)进行测试，结果见图8。结果表明，该样品在光解HI酸获得氢气时显示出极高的光电转化效率。
Claims (10)
1.一种制备硅纳米线-导电高分子复合物的方法，包括下述步骤：
1)将具有硅纳米线阵列的硅片用HF溶液处理，得到处理后的具有硅纳米线阵列的硅片；
2)采用循环伏安法，使高分子单体3，4-乙撑二氧噻吩在所述硅纳米线阵列表面进行电化学聚合反应，得到所述硅纳米线-导电高分子复合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述电化学聚合反应在含有支持电解质的去离子水溶液中进行；所述支持电解质选自下述任意一种：LiClO4、聚-4-苯乙烯磺酸钠，LiCF3SO3，LiBF4和LiTFSI；所述支持电解质的浓度为0.5-3.0M。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述电化学聚合反应的反应体系中高分子单体3，4-乙撑二氧噻吩的浓度为0.0032-0.019M。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中循环伏安法中采用的电极体系为三电极体系；所述三电极体系中，工作电极为所述具有硅纳米线阵列的硅片，对电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极。
5.根据权利1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述电化学聚合反应中，循环伏安的扫描电位范围为：-1.0-1.2V，扫描速度为50mV/s-0.6V/s，扫描次数为3-10次。
6.权利要求1-5中任一项所述方法制备得到的硅纳米线-导电高分子复合物。
7.一种硅纳米线-碘掺杂导电高分子复合物，其特征在于：所述硅纳米线-碘掺杂导电高分子复合物是按照下述方法制备得到的：将权利要求6所述的硅纳米线-导电高分子复合物置于I2蒸气中进行处理。
8.权利要求7所述的硅纳米线-碘掺杂导电高分子复合物，其特征在于：所述处理的时间为6-48h。
9.权利要求6所述的硅纳米线-导电高分子复合物作为催化剂在光催化质氢中的应用。
10.权利要求7或8所述的硅纳米线-导电高分子复合物作为催化剂在光催化质氢中的应用，其特征在于：所述应用中，采用钛青铜作为共催化剂，以HI酸作为电子牺牲体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100433470A CN102249238B (zh) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | 一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100433470A CN102249238B (zh) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | 一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102249238A true CN102249238A (zh) | 2011-11-23 |
| CN102249238B CN102249238B (zh) | 2012-11-14 |
Family
ID=44976877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100433470A Expired - Fee Related CN102249238B (zh) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | 一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102249238B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104600196A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 浙江大学 | 一种导电有机物/硅纳米线太阳能电池的制备方法及其产品 |
| WO2015096028A1 (zh) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 香港城市大学 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN104829815A (zh) * | 2015-05-17 | 2015-08-12 | 北京化工大学 | ZnO@PEDOT纳米线的制备方法 |
| CN105887126A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-24 | 浙江工业大学 | 聚（3,4-乙撑二氧噻吩）纳米线薄膜及其合成方法与应用 |
| CN108172686A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-06-15 | 苏州宝澜环保科技有限公司 | 一种硅光伏电池及其制备方法 |
| CN108400308A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-14 | 昆明理工大学 | 一种原位包覆导电高分子提高电极容量的方法 |
| CN108459054A (zh) * | 2017-02-20 | 2018-08-28 | 天津大学 | 一种硅纳米线—聚吡咯复合材料的制备方法 |
| CN109225182A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-01-18 | 合肥工业大学 | 一种超薄硅纳米片光催化剂及其制备方法与应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1454841A (zh) * | 2003-05-19 | 2003-11-12 | 清华大学 | 大面积p－n结纳米硅线阵列及其制备方法 |
| CN1917251A (zh) * | 2006-09-12 | 2007-02-21 | 武汉大学 | 一种n－硅纳米线/p－导电有机物异质pn结二极管及其制备方法 |
| CN101736354A (zh) * | 2008-11-06 | 2010-06-16 | 北京有色金属研究总院 | 电化学法制备硅纳米粉、硅纳米线和硅纳米管中的一种或几种的方法 |
| CN101870454A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-27 | 青岛大学 | 一种导电聚合物交叉纳米线器件的组装制备方法 |
-
2011
- 2011-02-22 CN CN2011100433470A patent/CN102249238B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1454841A (zh) * | 2003-05-19 | 2003-11-12 | 清华大学 | 大面积p－n结纳米硅线阵列及其制备方法 |
| CN1917251A (zh) * | 2006-09-12 | 2007-02-21 | 武汉大学 | 一种n－硅纳米线/p－导电有机物异质pn结二极管及其制备方法 |
| CN101736354A (zh) * | 2008-11-06 | 2010-06-16 | 北京有色金属研究总院 | 电化学法制备硅纳米粉、硅纳米线和硅纳米管中的一种或几种的方法 |
| CN101870454A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-27 | 青岛大学 | 一种导电聚合物交叉纳米线器件的组装制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《稀有金属快报》 20071231 裴立宅 硅纳米线的制备技术 11-17 1-10 第26卷, 第6期 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015096028A1 (zh) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 香港城市大学 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
| CN104600196B (zh) * | 2015-01-09 | 2017-08-01 | 浙江大学 | 一种导电有机物/硅纳米线太阳能电池的制备方法及其产品 |
| CN104600196A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 浙江大学 | 一种导电有机物/硅纳米线太阳能电池的制备方法及其产品 |
| CN104829815A (zh) * | 2015-05-17 | 2015-08-12 | 北京化工大学 | ZnO@PEDOT纳米线的制备方法 |
| CN105887126A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-24 | 浙江工业大学 | 聚（3,4-乙撑二氧噻吩）纳米线薄膜及其合成方法与应用 |
| CN105887126B (zh) * | 2016-04-21 | 2017-12-05 | 浙江工业大学 | 聚（3,4‑乙撑二氧噻吩）纳米线薄膜及其合成方法与应用 |
| CN108459054A (zh) * | 2017-02-20 | 2018-08-28 | 天津大学 | 一种硅纳米线—聚吡咯复合材料的制备方法 |
| CN108459054B (zh) * | 2017-02-20 | 2020-06-19 | 天津大学 | 一种硅纳米线—聚吡咯复合材料的制备方法 |
| CN108172686A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-06-15 | 苏州宝澜环保科技有限公司 | 一种硅光伏电池及其制备方法 |
| CN108172686B (zh) * | 2018-01-02 | 2021-07-30 | 广东珠海香洲高景太阳能技术有限公司 | 一种硅光伏电池及其制备方法 |
| CN108400308A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-14 | 昆明理工大学 | 一种原位包覆导电高分子提高电极容量的方法 |
| CN109225182A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-01-18 | 合肥工业大学 | 一种超薄硅纳米片光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN109225182B (zh) * | 2018-09-04 | 2021-07-23 | 合肥工业大学 | 一种超薄硅纳米片光催化剂及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102249238B (zh) | 2012-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102249238B (zh) | 一种硅纳米线-导电高分子复合物及其制备方法与应用 | |
| Li et al. | Electrochemical synthesis of polyaniline nanobelts with predominant electrochemical performances | |
| Xia et al. | Electrochemical functionalization of graphene at the nanoscale with self-assembling diazonium salts | |
| Zhou et al. | Oxygen-incorporated MoS2 nanosheets with expanded interlayers for hydrogen evolution reaction and pseudocapacitor applications | |
| Erande et al. | Humidity sensing and photodetection behavior of electrochemically exfoliated atomically thin-layered black phosphorus nanosheets | |
| Parvez et al. | Electrochemically exfoliated graphene as solution-processable, highly conductive electrodes for organic electronics | |
| Li et al. | Controlling the formation of rodlike V2O5 nanocrystals on reduced graphene oxide for high-performance supercapacitors | |
| Hu et al. | Efficient photoelectrochemical water splitting over anodized p-type NiO porous films | |
| Xia et al. | Controllable growth of conducting polymers shell for constructing high-quality organic/inorganic core/shell nanostructures and their optical-electrochemical properties | |
| Subramanian et al. | Review of recent advances in applications of vapor-phase material infiltration based on atomic layer deposition | |
| Mao et al. | Controlled synthesis of vertically aligned hematite on conducting substrate for photoelectrochemical cells: nanorods versus nanotubes | |
| Sun et al. | FTIR spectroscopic studies of the stabilities and reactivities of hydrogen-terminated surfaces of silicon nanowires | |
| Leelavathi et al. | New insights into electronic and geometric effects in the enhanced photoelectrooxidation of ethanol using ZnO nanorod/ultrathin Au nanowire hybrids | |
| Mali et al. | Novel synthesis and characterization of mesoporous ZnO nanofibers by electrospinning technique | |
| Moir et al. | Enhanced hematite water electrolysis using a 3D antimony-doped tin oxide electrode | |
| Chinthamanipeta et al. | Periodic titania nanostructures using block copolymer templates | |
| Bayat et al. | Vertically aligned MoS2 quantum dots/nanoflakes heterostructure: facile deposition with excellent performance toward hydrogen evolution reaction | |
| Li et al. | Self-organized growth of two-dimensional GaTe nanosheet on ZnO nanowires for heterojunctional water splitting applications | |
| Ghanashyam et al. | Synthesis of plasma treated nitrogen-doped graphite oxide for supercapacitor applications | |
| CN106449146B (zh) | 三维结构的氧化石墨烯-聚苯胺复合材料在电容器电极材料中的应用 | |
| Wang et al. | Metal oxide-assisted PEDOT nanostructures via hydrolysis-assisted vapor-phase polymerization for energy storage | |
| CN101942090A (zh) | 一种纳米纤维聚苯胺的制备方法 | |
| You et al. | Doping of W ions to modulate the polarization intensity of Bi2WO6 for efficient piezoelectric–photoelechochemical water splitting | |
| Pei et al. | Fabrication of orientation-tunable Si nanowires on silicon pyramids with omnidirectional light absorption | |
| Kormányos et al. | Photoelectrochemical behavior of PEDOT/nanocarbon electrodes: fundamentals and structure–property relationships |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121114 Termination date: 20180222 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |