一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法技术

技术编号:19712226 阅读:34 留言:0更新日期:2018-12-08 18:18
本发明专利技术公开了一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法,属于新能源材料技术领域。本发明专利技术先将氯化铬溶液和硫代硫酸钠溶液搅拌混合,得混合溶液;再将木醋杆菌接种至斜面培养基,振荡培养,得种子;随后将种子液和发酵培养基充分混合均匀后,再缓慢滴加混合溶液,待混合溶液滴加完毕后,继续恒温静置培养10~15天;待恒温静置培养结束,夹取培养基表面薄膜,经水洗,干燥后,热压,即得光电材料专用CdS薄膜。本发明专利技术所得光电材料专用CdS薄膜具有优异的光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法
本专利技术公开了一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法,属于新能源材料

技术介绍
随着工业的迅速发展和化石燃料的大量燃烧,人类所面临的环境污染和能源短缺问题日益凸显。各种污染物直接排放到农业环境中,不仅会影响农业生产,还会影响人类的健康。同时,化石燃料的大量消耗也会带来日益严峻的能源危机。在化石燃料等不可再生能源大量消耗、日趋减少的情况下,寻求新的清洁能源已成为人类追求的目标。利用太阳能是获取再生资源的有效途径,虽然太阳辐射到地球大气层的能量相对于其总辐射能量仅占约22亿分之一,但已高达173000TW,每秒钟辐射到地球上的能量相当于500万吨煤炭的燃烧。如何高效利用如此巨大的能量是人们关切的问题,相关技术的开发与应用引起了广大科学研究者的关注。光电转换、光热转换和光化转换等方式方法都可以达到储存和使用太阳能的目的,以半导体材料为基础的光催化技术就是应用了光能向化学能转化的方式,太阳能可直接转化为氢能或者用于催化降解污染物。如今,光催化技术是解决环境与能源问题有效途径之一。为了实现该技术的实际应用,如何提高光催化剂的光能利用率、催化活性和稳定性是研究的重点和难点。硫化镉作为备受关注的优良半导体光催化材料,因其具有较好可见光响应能力和适宜能带位置,可用于光催化降解污染物和分解水产氢。然而,由于硫化镉自身的光生载流子容易复合,导致了硫化镉的光催化活性偏低。目前传统的采用化学浴法制备的硫化镉薄膜的均匀性以及其中硫化镉的分散性较差,从而影响产品的光电响应,因此还需对其进行研究。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是:针对传统采用化学浴法制备的硫化镉薄膜的均匀性以及其中硫化镉的分散性较差,从而影响产品的光电响应的问题,提供了一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法。为了解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是:(1)将氯化铬溶液和硫代硫酸钠溶液按质量比为1:1~1:3搅拌混合,得混合溶液;(2)将木醋杆菌接种至斜面培养基,振荡培养,得种子;(3)按重量份数计,依次取10~20份种子,60~80份混合溶液,200~300份发酵培养基,先将种子和发酵培养基充分混合均匀后,再缓慢滴加混合溶液,待混合溶液滴加完毕后,继续恒温静置培养10~15天;(4)待恒温静置培养结束,夹取培养基表面薄膜,经水洗,干燥后,热压,即得光电材料专用CdS薄膜。步骤(1)所述氯化铬溶液为质量分数为8~10%的氯化铬溶液。步骤(1)所述硫代硫酸钠溶液为质量分数为4~6%的硫代硫酸钠溶液。步骤(2)所述振荡培养为:于温度为25~30℃,摇床转速为150~200rpm条件下,振荡培养16~24h。步骤(2)所述斜面培养基是由以下重量份数的原料配制而成:4~6份葡萄糖,1~3份蛋白胨,0.3~0.5份牛肉膏,2~4份琼脂,0.2~0.4份柠檬酸,100~150份水。步骤(3)所述发酵培养基是由以下重量份数的原料配制而成:6~8份葡萄糖,0.4~0.6份蛋白胨,0.2~0.4份柠檬酸,0.1~0.2份磷酸二氢钾,0.2~0.3份磷酸氢二钾,100~120份水。步骤(3)所述缓慢滴加为:以4~6mL/min速率进行滴加。步骤(4)所述热压为:于温度为200~220℃,压力为10~20MPa条件下,热压10~20min。本专利技术的有益效果是:(1)本专利技术技术方案首先以氯化铬为铬源,利用硫代硫酸钠和溶液中铬离子络合,从而有效避免高浓度铬离子对木醋杆菌的生物活性造成不良影响,保证其生物活性,在木醋杆菌代谢过程中,可逐渐产生细菌纤维素,且产生的细菌纤维素密度较小,可逐渐在体系表面形成细菌纤维素薄膜,另外,木醋杆菌在新陈代谢过程中可以硫代硫酸钠为硫源,并将其中的硫元素转变为硫离子,在转变过程中,硫代硫酸根络合的铬离子释放,并和硫离子相结合,形成硫化镉,该过程的发生,一方面可使络合的铬离子转变为游离铬离子,且一旦络合能力失效即有硫离子形成,并与游离铬离子反应,从而可维持体系中铬离子始终保持在对木醋杆菌生物活性的安全范围之内,保障其较高的新陈代谢,而硫化镉被木醋杆菌代谢产生的细菌纤维素吸附而富集在细菌纤维素薄膜中,在最终热压过程中,将会有更多的氢键产生,从而使产品形成层状结构的薄膜,将其作为光电材料可具有良好的光电效应;(2)本专利技术技术方案反应过程温和,且反应过程中硫化镉晶核的形成和细菌纤维素的形成同步进行,一旦有硫化镉晶核产生即可被细菌纤维素吸附固定,有效避免硫化镉晶核的进一步生长和团聚,并使其沉积于细菌纤维素三维网状结构空隙中,硫化镉的填充有效提高了细菌纤维素基材的力学性能和稳定性,细菌纤维素的产生及存在则提高了硫化镉晶体的分散性且使其尺寸保持在纳米级,有利于硫化镉的光电效应的有效发挥。具体实施方式按质量比为1:1~1:3将质量分数为8~10%的氯化铬溶液和质量分数为4~6%的硫代硫酸钠混合倒入烧杯中,于室温条件下,用玻璃棒搅拌混合20~30min,得混合溶液;将木醋杆菌以接种量为1~3%(w/w)接种至斜面培养基,于温度为25~30℃,摇床转速为150~200rpm条件下,振荡培养16~24h,得种子;按重量份数计,依次取10~20份种子,60~80份混合溶液,200~300份发酵培养基,先将种子和发酵培养基加入发酵罐中,用搅拌器以200~300r/min转速搅拌混合10~20min后,停止搅拌,并调节发酵罐内温度至25~30℃,以400~600mL/min速率向发酵罐中持续通入无菌空气,于无菌空气氛围条件下,再以4~6mL/min速率向发酵罐内滴加混合溶液,待混合溶液滴加完毕后,停止通入无菌空气,继续恒温静置培养10~15天,在恒温静置培养过程中,每隔8~12h向发酵罐中通入1~2L无菌空气,待恒温静置培养结束后,用镊子夹取发酵罐中物料表面薄膜,用去离子水冲洗,以去除薄膜表面的残留菌体和培养基,再将冲洗后的薄膜转入烘箱中,于温度为105~110℃条件下干燥至含水率为8~10%,再将干燥后的薄膜移入热压机中,于温度为200~220℃,压力为10~20MPa条件下,热压处理10~20min,出料,即得光电材料专用CdS薄膜。所述斜面培养基是由以下重量份数的原料配制而成:4~6份葡萄糖,1~3份蛋白胨,0.3~0.5份牛肉膏,2~4份琼脂,0.2~0.4份柠檬酸,100~150份水。所述发酵培养基是由以下重量份数的原料配制而成:6~8份葡萄糖,0.4~0.6份蛋白胨,0.2~0.4份柠檬酸,0.1~0.2份磷酸二氢钾,0.2~0.3份磷酸氢二钾,100~120份水。实例1按质量比为1:3将质量分数为10%的氯化铬溶液和质量分数为6%的硫代硫酸钠混合倒入烧杯中,于室温条件下,用玻璃棒搅拌混合30min,得混合溶液;将木醋杆菌以接种量为3%(w/w)接种至斜面培养基,于温度为30℃,摇床转速为200rpm条件下,振荡培养24h,得种子;按重量份数计,依次取20份种子,80份混合溶液,300份发酵培养基,先将种子和发酵培养基加入发酵罐中,用搅拌器以300r/min转速搅拌混合20min后,停止搅拌,并调节发酵罐内温度至30℃,以600mL/min速率向发酵罐中持续通入无菌空气,于无菌空气氛围条件下,再以6mL/min速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:(1)将氯化铬溶液和硫代硫酸钠溶液按质量比为1:1~1:3搅拌混合,得混合溶液;(2)将木醋杆菌接种至斜面培养基,振荡培养,得种子;(3)按重量份数计,依次取10~20份种子,60~80份混合溶液,200~300份发酵培养基,先将种子和发酵培养基充分混合均匀后,再缓慢滴加混合溶液,待混合溶液滴加完毕后,继续恒温静置培养10~15天;(4)待恒温静置培养结束,夹取培养基表面薄膜,经水洗,干燥后,热压,即得光电材料专用CdS薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:(1)将氯化铬溶液和硫代硫酸钠溶液按质量比为1:1~1:3搅拌混合,得混合溶液;(2)将木醋杆菌接种至斜面培养基,振荡培养,得种子;(3)按重量份数计,依次取10~20份种子,60~80份混合溶液,200~300份发酵培养基,先将种子和发酵培养基充分混合均匀后,再缓慢滴加混合溶液,待混合溶液滴加完毕后,继续恒温静置培养10~15天;(4)待恒温静置培养结束,夹取培养基表面薄膜,经水洗,干燥后,热压,即得光电材料专用CdS薄膜。2.根据权利要求1所述的一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述氯化铬溶液为质量分数为8~10%的氯化铬溶液。3.根据权利要求1所述的一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述硫代硫酸钠溶液为质量分数为4~6%的硫代硫酸钠溶液。4.根据权利要求1所述的一种光电材料专用CdS薄膜的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述振荡培养为:于温度为25~3...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘菊花马俊杰朱东东
申请(专利权)人:佛山腾鲤新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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