Si NWs/GQDs复合结构的设计及其光电催化性能

摘要

采用金属催化化学蚀刻法制备硅纳米线阵列(silicon nanowire arrays,Si NWs),通过高速旋涂仪将自上而下法制备的石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)负载到Si NWs上。X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等表征结果证明,GQDs能够通过高速旋涂仪负载到Si NWs上。扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)形貌观测结果表明,蚀刻时间与Si NWs纳米线长度成正比。光电化学测试结果表明,性能最优的蚀刻时间为45 min。与原始硅片相比,GQDs负载的Si NWs光电密度达到了0.95 mA/cm^2,性能提升了30多倍。电化学交流阻抗(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)测试结果表明:GQDs的加入能显著提升载流子的传输效率。紫外–可见漫反射光谱(ultravioletray-visible diffuse reflectance spectroscopy,UV-Vis DRS)结果显示负载GQDs可以有效提升Si NWs对光的吸收效果。