一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉光电化学电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光电化学技术领域，具体涉及三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉的光电化学电极领域。
【背景技术】
[0002]光电化学是利用太阳能的方式之一，合并光化学与电化学方法，通过金属或半导体电极材料吸收光，产生能量累积或电极反应，完成光能与电能和化学能的转换。光电化学比较于其他获取太阳能的方法的优势在于其低成本，但转换效率低，电极上易出现电子空穴再结合的现象。因此，光电化学电极需要具备快速传输电子的能力。
[0003]硫化镉是本征η型半导体，在光电转换和光催化领域有着广泛的应用。纳米硫化镉具有更大的比表面积、小尺度效应和量子尺度效应。量子尺寸效应使硫化镉的能级改变、能隙变宽，吸收和发射光谱向短波方向移动;表面效应引起CdS纳米微粒表面原子输运和构型的变化，同时也引起表面电子自旋构像和电子能谱的变化。目前主要采用的二氧化钛复合硫化镉的光电化学电极，但是由于二氧化钛本身的电子传输能力较弱，其技术进入瓶颈期。在此基础上，人们通过石墨烯负载硫化镉，但是传统的二维石墨烯由于其二维平面结构，所负载的硫化锦材料有限。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉的光电化学电极。
[0005]本实用新型所涉及的一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉光电化学电极，包括光电化学阳极1、透明衬底2、接引电路3、导电银浆4、ΑΒ胶封装层5;光电化学阳极I采用三维石墨稀复合纳米硫化镉，三维石墨稀泡沫复合纳米硫化镉固定在透明衬底2上，三维石墨稀泡沫复合纳米硫化镉表面通过导电银浆4连接接引电路3，在三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉表面连接接引电路3的部分、导电银浆4处以及接弓I电路3接触透明衬底2的部分上覆盖有AB胶封装层5。
[0006]进一步的，所述接引电路3为铜线或银线。
[0007]进一步的，所述透明衬底2为ΡΕΤ、玻璃或石英为基材的透明材料。
[0008]本实用新型的原理是:三维石墨烯泡沫同时具备巨大的比表面积以及高效的导电网络。由于采用三维石墨烯复合纳米硫化镉作为光电化学阳极，而光电化学电极的光电转换效率与光电化学阳极上的吸光粒子负载量以及阳极导电网络的电子传输的速率有直接关系，吸光粒子负载量越多，器件的光电转换效率越高；阳极导电网络的电子传输速率越大，器件的光电转换效率越高。
[0009]三维石墨烯泡沫是二维石墨烯在三维空间当中的一种存在方式，是将二维石墨烯扩展到三维结构的重要方式之一。三维石墨烯泡沫不仅保留了二维石墨烯原有优异物理化学性质，同时由于其泡沫状多孔的微观结构，赋予其低密度，大比表面积和高导电性。三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉作为光电化学阳极材料所提供的导电网络具备快速传输电子的能力，减少电子空穴对结合，扩宽了纳米硫化镉的吸收光光谱范围，提高了复合后材料的光电转换器件效率。
[0010]纳米硫化镉通常很少单独应用，是因为其自身具有大量高效的光生载流子，但由于硫化镉的载流子传输能力弱，就又导致光生载流子大量的重新复合，从而又降低其光电转换效率。因此硫化镉的应用需要能有效辅助其快速传输光生载流子的材料。对于传统的硫化镉复合材料，通常为金属氧化物，金属氧化物为多孔结构，有大的表面积，可以负载更多纳米硫化镉，但电子输运能力却较弱。石墨烯材料发展以来，将三维石墨烯与硫化镉复合，可以通过石墨烯的超强电子传输能力来提高整体的电学特性。但现有的三维石墨烯是通过自组装制备的，这种偏近于化学制备的方法所制备的三维石墨烯在电子输运能力上并未达到其理想要求。三维石墨烯泡沫的制备是通过化学气相沉积法，该法制备的三维石墨烯泡沫已经被证实了拥有接近二维石墨烯的电子输运能力。因此，对比现有的三维石墨烯复合纳米硫化镉光电化学阳极，三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉光电化学阳极具有更好光电转换特性，以及更低的阻抗。
【附图说明】
[0011]图1是三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉的光电化学电极;其中I为光电化学阳极，2为透明衬底，3为接引电路，4为导电银浆，5为AB胶封装层；
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
[0013]本实用新型的原理是:三维石墨烯泡沫同时具备巨大的比表面积以及高效的导电网络。由于采用三维石墨烯复合纳米硫化镉作为光电化学阳极，而光电化学电极的光电转换效率与光电化学阳极上的吸光粒子负载量以及阳极导电网络的电子传输的速率有直接关系，吸光粒子负载量越多，器件的光电转换效率越高；阳极导电网络的电子传输速率越大，器件的光电转换效率越高。因此这种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉作为光电化学阳极制备的光电化学电极具备快速传输电子的能力，减少了电子空穴的再结合，扩宽了纳米硫化镉的吸收光光谱范围，并且同时提高了电极的光电转换效率。
[0014]实施列I
[0015]一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉的光电化学电极，如图1所示，包括光电化学阳极1、透明衬底2、接引电路3、导电银浆4、AB胶封装层5;光电化学阳极I采用三维石墨烯复合纳米硫化镉，三维石墨稀泡沫复合纳米硫化镉固定在透明衬底2上，三维石墨稀泡沫复合纳米硫化镉表面通过导电银楽4连接接引电路3，在三维石墨稀泡沫复合纳米硫化镉表面连接接引电路3的部分、导电银浆4处以及接引电路3接触透明衬底2的部分上覆盖有AB胶封装层5。接引电路3为银线。透明衬底2为PET为基材的透明材料。
[0016]在以上实施例中铜线可以替代银线作为接引电路3，玻璃或石英为基材的透明材料可以替代PET为基材的透明材料作为透明衬底2。
[0017]三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉的主体为三维石墨烯泡沫，三维石墨烯泡沫是以镍泡沫为衬底进行石墨烯薄膜生长，刻蚀镍，形成自己能够把自己支撑起来的泡沫状三维石墨烯。将三维石墨烯泡沫进行硫化镉纳米颗粒的复合，获得三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉。
【主权项】
1.一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉光电化学电极，其特征在于，包括光电化学阳极(I)、透明衬底(2)、接引电路(3)、导电银浆(4)、AB胶封装层(5);光电化学阳极(I)采用三维石墨烯复合纳米硫化镉，三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉固定在透明衬底(2)上，三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉表面通过导电银浆(4)连接接引电路(3)，在三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉表面连接接引电路(3)的部分、导电银浆(4)处以及接引电路(3)接触透明衬底(2)的部分上覆盖有AB胶封装层(5)。2.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉光电化学电极，其特征在于，所述接引电路(3)为铜线或银线。3.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉光电化学电极，其特征在于，所述透明衬底(2)为PET、玻璃或石英为基材的透明材料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉光电化学电极，包括光电化学阳极、透明衬底、接引电路、导电银浆、AB胶封装层；光电化学阳极采用三维石墨烯复合纳米硫化镉，固定在透明衬底上，三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉表面通过导电银浆连接接引电路，在三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉表面连接接引电路的部分、导电银浆处以及接引电路接触透明衬底的部分上覆盖有AB胶封装层。三维石墨烯具有优秀的导电网格和大的比表面积，提供硫化镉充分的导电通道用于传输电子，减少光电流损失。这种新型低成本、有利于规模化生产的三维石墨烯泡沫复合纳米硫化镉的光电化学电极将在光电化学电极和传感器领域拥有潜在的应用前景。
【IPC分类】H01L31/0224, H01L31/0296, H01L31/0256
【公开号】CN205319167
【申请号】CN201620049492
【发明人】孙泰, 魏大鹏, 刘盾, 于乐泳, 杨俊 , 胡云, 史浩飞, 杜春雷
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月19日