不同形貌TiO2薄膜的可控制備及其光電化學(xué)性能研究

王鑫偉，車致遠(yuǎn)，張 興，李玲薇，張 偉，蘇 適，馬晉文

(渤海大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，錦州 121000)

0 引 言

在過去的四十年中，TiO2一直是研究最多的二元過渡金屬氧化物。TiO2在新興的功能領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如光電化學(xué)電池[1]、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)[2]、光催化劑[3]、光伏電池[4]、鋰離子電池[5]、傳感器[6]、電子場(chǎng)發(fā)射[7]、微波吸收材料[8]、仿生生長(zhǎng)和生物醫(yī)學(xué)治療[8]等。TiO2的這些功能應(yīng)用大都屬于能源、環(huán)境和健康的范疇，這是人類面臨的三個(gè)最重要和最具挑戰(zhàn)性的主題。TiO2除了具有無毒性、元素豐度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、易于合成等優(yōu)點(diǎn)之外，還具有實(shí)現(xiàn)各種功能的物理化學(xué)性質(zhì)[9]。尤其是在光催化和DSSCs的研究取得了令人鼓舞的進(jìn)展，極大地促進(jìn)了制備具有可控的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀和缺陷的TiO2晶體的快速發(fā)展[10]。在上面列出的幾乎所有功能應(yīng)用中，分子、離子與TiO2晶體表面之間的相互作用是必不可少的。光催化需要反應(yīng)物分子、離子(即水、O2、CO2和有機(jī)物)在表面電子轉(zhuǎn)移之前有效吸附在TiO2光催化劑的表面[11]。在DSSCs中，作為敏化劑的染料分子通過共價(jià)鍵結(jié)合在TiO2納米晶體的表面。對(duì)于特定的分子、離子，它們的吸附狀態(tài)由TiO2的表面原子結(jié)構(gòu)(原子配位和排列)所確定[12]。不同的晶面具有不同的表面原子結(jié)構(gòu)，因此表現(xiàn)出不同的承載客體材料的能力。根據(jù)理論預(yù)測(cè)，銳鈦礦TiO2的(001)晶面在水分子游離吸附[13]和染料分子固定方面[14]具有獨(dú)特的性能，這些性能對(duì)太陽(yáng)能光催化分解水和DSSC方面具有非常重要的意義。然而，由于(001)晶面的表面能較高，在晶體生長(zhǎng)過程中很少能得到(001)晶面暴露的形態(tài)。2008年，Yang等首次報(bào)道理論計(jì)算表明F-的吸附可以極大地降低(001)晶面的表面能[15]。隨后他們以HF為晶面控制劑，制備出暴露(001)晶面的銳鈦礦相TiO2納米片，并且與商用P25相比，暴露高活性晶面的TiO2納米片表現(xiàn)出了極高的光反應(yīng)活性。Zhang等采用微波輔助法制備出了(001)晶面質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%的微米級(jí)TiO2片，該樣品在光催化降解4-對(duì)氯苯酚時(shí)表現(xiàn)出了比普通銳鈦礦TiO2高出兩倍的活性[16]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果都與理論預(yù)測(cè)相統(tǒng)一，證明了高能面裸露TiO2晶體在光催化和太陽(yáng)能電池方面的優(yōu)異性能。另外，在染料敏化太陽(yáng)能電池或者量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池中，常用一維結(jié)構(gòu)TiO2陣列作為光陽(yáng)極[17]，既起到承載吸光劑的作用，又可以為載流子提供傳輸通道，達(dá)到高效傳輸電子的目的。結(jié)合以上兩點(diǎn)，制備高能面裸露的TiO2陣列結(jié)構(gòu)，并將其用于太陽(yáng)能電池和光催化領(lǐng)域，具有非常重要的研究意義。

本文采用水熱法制備TiO2納米薄膜，以鈦酸四丁酯為鈦源，稀鹽酸為水解控制劑，氟鈦酸銨為晶面控制劑，在FTO(fluorine-doped tin qxide)基底上制備出了大面積(001)晶面裸露的TiO2納米片陣列薄膜。文中從鹽酸濃度變化的角度探討了TiO2納米薄膜形貌的變化機(jī)理以及(001)晶面裸露的TiO2納米片的生長(zhǎng)機(jī)理，并對(duì)其光吸收性能和光電化學(xué)性能進(jìn)行了分析。為了進(jìn)一步提高TiO2納米片陣列薄膜的性能，采用連續(xù)離子層吸附法對(duì)各種TiO2薄膜進(jìn)行CdS量子點(diǎn)敏化，使CdS量子點(diǎn)吸附在納米片表面增大樣品對(duì)可見光的吸收效率，進(jìn)而改善TiO2納米片陣列薄膜的光電化學(xué)性能。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 TiO2薄膜的制備

不同形貌TiO2薄膜的制備采用水熱法進(jìn)行，具體實(shí)驗(yàn)過程如下。首先把濃鹽酸(HCl)用去離子水稀釋成一定濃度的稀鹽酸，攪拌均勻。之后向稀鹽酸中逐滴緩慢加入一定量的鈦酸四丁酯，并持續(xù)攪拌30 min，配置成鈦源為0.05 mol/L的均勻溶液。再稱量0.237 5 g氟鈦酸銨((NH4)2TiF6)加入到以上溶液中，繼續(xù)攪拌直到得到澄清溶液。期間，將清洗干凈的FTO導(dǎo)電玻璃傾斜倚靠放入100 mL的聚四氟乙烯高壓釜內(nèi)襯中，注意導(dǎo)電面朝下放置。將配置好的溶液轉(zhuǎn)入內(nèi)襯中后，擰緊水熱釜，放入預(yù)先升溫至170 ℃的馬弗爐中，保持12 h。反應(yīng)結(jié)束后，待馬弗爐降到室溫取出樣品，用去離子水沖洗干凈并烘干。最后，將樣品放入溫度為550 ℃的馬弗爐中退火2 h，使樣品表面更加潔凈且具有更好的結(jié)晶性。為了區(qū)分不同的樣品，將采用不同鹽酸濃度(用量分別為3 mL、5 mL、10 mL、15 mL)制備TiO2薄膜，分別標(biāo)記為TiO2(3)、TiO2(5)、TiO2(10)、TiO2(15)。

1.2 CdS量子點(diǎn)敏化TiO2復(fù)合薄膜的制備

CdS量子點(diǎn)修飾的TiO2陣列復(fù)合薄膜采用連續(xù)離子層吸附和反應(yīng)法(SILAR)制備。實(shí)驗(yàn)過程如下：首先配置30 mL濃度為0.5 mol/L的Cd(CH3COO)2乙醇溶液作為Cd2+源，配置0.5 mol/L的Na2S·9H2O甲醇∶水(1∶1，體積比)溶液作為S2-源。將制備好的TiO2薄膜浸入Cd2+源中5 min，使樣品表面充分吸附Cd2+，取出在乙醇中沖洗1 min，烘干。冷卻后，再將TiO2浸入S2-源中5 min，取出后用去離子水沖洗1 min，烘干。上述過程記為一次SILAR循環(huán)，重復(fù)上述過程得到理想的循環(huán)次數(shù)，對(duì)應(yīng)的樣品記為CdS(n)/TiO2(x)，n代表CdS沉積次數(shù)，x表示鹽酸量。敏化完成后，將所得樣品放入溫度為300 ℃的馬弗爐中退火1 h。

2 結(jié)果與討論

為探究鹽酸的濃度對(duì)TiO2結(jié)構(gòu)和形貌的影響，在實(shí)驗(yàn)中保持反應(yīng)溫度為170 ℃不變，保持鈦酸四丁酯和氟鈦酸銨的濃度分別為0.05 mol/L和0.04 mol/L不變，只改變鹽酸的濃度。對(duì)所得樣品，分別進(jìn)行X射線衍射測(cè)試(XRD)和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡測(cè)試(FESEM)，以對(duì)比不同鹽酸濃度條件下所得樣品的結(jié)構(gòu)和形貌的變化。

圖1是不同鹽酸用量所得TiO2納米薄膜的XRD圖譜。從圖中可以觀察到，所有譜線都有位于26.65°、51.71°和 65.73°的衍射峰。通過與標(biāo)準(zhǔn)卡片 JCPDS No.46-1088對(duì)比，可以確定這些峰來自于導(dǎo)電薄膜FTO襯底。其余的衍射峰的峰位分別位于25.30°、36.94°、37.80°、48.08°、55.06°、62.68°和75.03°，這些衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS No.21-1272吻合地很好，說明在FTO上制備的薄膜是銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO2，分別對(duì)應(yīng)于TiO2的(101)、(103)、(004)、(200)、(211)、(204)和(215)晶面衍射峰。除此之外，無其他雜峰，說明經(jīng)過550 ℃高溫退火后TiO2結(jié)晶性非常好。將不同樣品的譜線對(duì)比可以觀察到，鹽酸用量為3 mL時(shí)所得樣品的主要衍射峰是(004)衍射峰，隨著鹽酸量的增加，(004)晶面的衍射峰逐漸被抑制，(101)晶面和(200)晶面的衍射峰逐漸增強(qiáng)。當(dāng)鹽酸用量為15 mL時(shí)，(101)晶面和(200)晶面的衍射峰分別成為最強(qiáng)峰和次強(qiáng)峰，說明此時(shí)晶體主要沿著a軸和b軸生長(zhǎng)。這些變化的原因?qū)⒃谙挛慕Y(jié)合TiO2納米薄膜的形貌進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1 不同鹽酸濃度所得TiO2薄膜的XRD圖譜

圖2是不同鹽酸用量所得TiO2納米薄膜的SEM照片。其中，圖2(a)為鹽酸用量為3 mL時(shí)所制得TiO2的SEM照片。從圖中可以觀察到，此時(shí)TiO2薄膜由無數(shù)個(gè)直徑介于150～300 nm的TiO2納米球組成。當(dāng)鹽酸的量增大到5 mL時(shí)，球狀TiO2大量減少，轉(zhuǎn)而生長(zhǎng)成為塊狀TiO2，棱邊清晰可見，但仍有球狀物體吸附在塊狀物體表面，如圖2(b)所示。當(dāng)鹽酸的量增大到10 mL時(shí)，TiO2納米球的數(shù)量已經(jīng)非常少，這時(shí)TiO2主要以截角八面雙錐體的形態(tài)出現(xiàn)，這是典型的平衡條件下的銳鈦礦TiO2形貌。此時(shí)，薄膜主要裸露的是(101)晶面，如圖2(c)中箭頭所示。當(dāng)鹽酸的量增至15 mL時(shí)，形貌如圖2(d)所示，截角八面雙錐體的側(cè)面變薄，形成了TiO2納米片陣列薄膜，納米片的寬度為1.5 μm，厚度為200 nm。與圖2(c)相比，圖2(d)中晶體的(101)晶面在總表面積的占比減小，取而代之的主要裸露晶面是(001)晶面。

通過以上形貌及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)規(guī)律對(duì)比，發(fā)現(xiàn)鹽酸濃度的變化對(duì)TiO2納米薄膜的形貌有著非常重要的影響，對(duì)TiO2表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有著直接的改變，因此，根據(jù)前驅(qū)物之間的反應(yīng)以及晶體生長(zhǎng)原理，本文對(duì)不同形貌TiO2納米結(jié)構(gòu)提出了可能的形成機(jī)制。

首先，在鹽酸濃度很低時(shí)，前驅(qū)物鈦酸四丁酯在鹽酸存在的情況下水解生成Ti(OH)4[18]。之后，Ti(OH)4發(fā)生縮聚反應(yīng)[18]，生成TiO2晶核，并在平衡條件下逐漸長(zhǎng)大。根據(jù)能量最小原理，在平衡條件下晶體生長(zhǎng)趨向于使表面能最小。銳鈦礦TiO2晶體中常見的低指數(shù)晶面有(001)面、(100)面及(101)面[19]，三種晶面的表面能大小分別為：0.90 J·m-2，0.53 J·m-2和0.44 J·m-2。因此銳鈦礦晶體會(huì)沿著[001]晶向生長(zhǎng)，最終形成以低能(001)面為主暴露面的形貌[19]。根據(jù)Wulff晶面構(gòu)造理論，銳鈦礦晶體在生長(zhǎng)過程中一般會(huì)形成以低能面(101)晶面為主導(dǎo)的球狀或者不規(guī)則形貌[19-20]。以上分析結(jié)果可由圖1(a)和圖2(a)證實(shí)。隨著鹽酸濃度的增大，(NH4)2TiF6也逐漸地水解[21]，釋放出對(duì)TiO2(001)晶面具有較強(qiáng)吸附力的F-。根據(jù)Yang的理論計(jì)算結(jié)果，吸附了F-的(001)晶面生長(zhǎng)表面能低于(101)晶面，使得(001)晶面的生長(zhǎng)受到了抑制，因此晶體會(huì)擇優(yōu)沿著垂直于[001]晶向的方向生長(zhǎng)，使得(001)晶面暴露比例增大[15]。如圖2(b)和圖2(c)所示，當(dāng)鹽酸濃度增大到5 mL、10 mL時(shí)，截角八面體結(jié)構(gòu)逐漸形成，分析可知薄膜的側(cè)面即為(001)晶面。當(dāng)鹽酸濃度提高到一定程度(15 mL)時(shí)，反應(yīng)體系中產(chǎn)生了大量的F-，大量F-吸附在(001)晶面，使其生長(zhǎng)受到極大限制，晶體主要沿著垂直于[001]晶向的方向生長(zhǎng)，此時(shí)截角八面體形貌轉(zhuǎn)變成了厚度較小的納米片，(001)晶面暴露比例達(dá)到最大。以上關(guān)于TiO2納米結(jié)構(gòu)形成機(jī)制的分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)契合，說明了機(jī)制合理性。另外，以上數(shù)據(jù)以及分析說明，鹽酸在前驅(qū)溶液中充當(dāng)水解控制劑，不僅控制鈦酸四丁酯的水解和TiO2晶核的生成，而且控制氟鈦酸銨的水解，鹽酸的濃度直接決定了晶面控制劑F-的濃度，進(jìn)而決定了所得薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)。

圖2 不同鹽酸濃度所得TiO2薄膜的FESEM正面照片

為了探究不同形貌TiO2納米薄膜在光電方面的應(yīng)用，對(duì)所有樣品都進(jìn)行了紫外可見漫反射測(cè)試和三電極伏安特性曲線測(cè)試，得到紫外可見(UV-visible)吸收光譜和光電流密度-電壓(J-V)曲線，進(jìn)而分析其光吸收性能和光電化學(xué)性能。其中，光電化學(xué)性能測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)三電極體系進(jìn)行，以所制薄膜為光陽(yáng)極，以鉑絲為對(duì)電極，以飽和甘汞電極為參比電極，以0.25 mol/L Na2S和0.35 mol/L Na2SO3的混合水溶液為電解液。

圖3是不同形貌TiO2納米薄膜的紫外可見吸收光譜。從圖中可以觀察出所有樣品的吸收范圍基本保持一致，沒有明顯區(qū)別，曲線a、b、d的吸收邊為385 nm，禁帶寬度為3.2 eV。說明雖然晶體生長(zhǎng)取向有所區(qū)別，但晶體結(jié)構(gòu)是一致的，都為銳鈦礦相TiO2(與圖1中XRD數(shù)據(jù)一致)。曲線c的吸收邊略微紅移，可以歸因于其尺寸增大。

圖3 不同形貌TiO2薄膜的紫外可見吸收光譜

圖4是不同形貌TiO2納米薄膜的J-V曲線。從圖中可以看出，對(duì)于純TiO2納米薄膜而言，樣品作為光陽(yáng)極相對(duì)飽和甘汞電極電壓為0 V時(shí)的光電流密度(以下簡(jiǎn)稱光電流密度)都非常小。當(dāng)TiO2對(duì)應(yīng)形貌為納米球和截角八面體時(shí)，光電流密度分別為0.026 9 mA·cm-2、0.024 6 mA·cm-2、0.020 9 mA·cm-2，如圖4中曲線a～c所示。當(dāng)TiO2對(duì)應(yīng)形貌為(001)晶面主導(dǎo)的納米片陣列薄膜時(shí)，光陽(yáng)極的光電流密度為0.114 mA·cm-2，如圖4中曲線d所示。由以上數(shù)據(jù)可知，由a到c，光電流密度是逐漸減小的，這是因?yàn)橛杉{米球變化到截角八面體，薄膜的比表面積減小(見圖2)，薄膜與電解液的接觸面積逐漸減小，光照產(chǎn)生的光生載流子分離的比例逐漸減小，進(jìn)而導(dǎo)致光電流密度減小。當(dāng)TiO2對(duì)應(yīng)形貌為(001)晶面主導(dǎo)的納米片陣列薄膜時(shí)，電流相對(duì)前三者急劇增大，約為前三者電流密度的4.2～5.5倍。此現(xiàn)象可以歸因于兩方面：一方面，由截角八面體變化到納米片，TiO2納米薄膜的比表面積增大，光生載流子分離的比例增大，進(jìn)而導(dǎo)致光電流密度增大；另一方面，TiO2納米片陣列薄膜的主要暴露面為具有極高的光反應(yīng)活性的(001)晶面，其晶面特性導(dǎo)致了較大的光電流密度。此數(shù)據(jù)證明(001)晶面占主導(dǎo)的TiO2納米片陣列薄膜在光電方面有非常好的應(yīng)用前景。

圖4 不同形貌TiO2薄膜光陽(yáng)極的J-V曲線

由圖4可知，單純TiO2納米薄膜作為光陽(yáng)極時(shí)產(chǎn)生的光電流都非常小，為了進(jìn)一步提高其光電方面的性能，對(duì)所有樣品進(jìn)行了CdS量子點(diǎn)敏化處理，敏化層數(shù)都為7層。圖5為不同形貌TiO2納米薄膜敏化后所得CdS(7)/TiO2(x)復(fù)合薄膜的FESEM照片。從圖中可以觀察到，沉積7次CdS量子點(diǎn)之后TiO2的基本形貌沒有發(fā)生變化，但是所有的納米結(jié)構(gòu)表面都變得粗糙，納米結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)了一層CdS量子點(diǎn)。在圖5(d)的高倍數(shù)FESEM中可觀察到(001)表面上量子點(diǎn)的尺寸約為5～15 nm。根據(jù)量子尺寸效應(yīng)，可以預(yù)測(cè)該尺度的CdS量子點(diǎn)會(huì)使復(fù)合薄膜具有良好的光吸收性能和光電性能。

圖5 CdS(7)/TiO2(x)復(fù)合薄膜的FESEM照片

為了驗(yàn)證以上關(guān)于量子點(diǎn)改善復(fù)合薄膜光吸收性能和光電性能的推論，對(duì)所有復(fù)合薄膜進(jìn)行了紫外可見漫反射測(cè)試和三電極伏安特性曲線測(cè)試。圖6為所有CdS(7)/TiO2(x)復(fù)合薄膜的紫外可見吸收光譜。由圖6和圖3對(duì)比可知，敏化CdS后的復(fù)合薄膜的吸收范圍得到了明顯拓寬，由385 nm擴(kuò)展到～570 nm，這自然歸因于窄禁帶半導(dǎo)體CdS量子點(diǎn)的生長(zhǎng)。對(duì)比圖6中不同吸收譜線，發(fā)現(xiàn)不同形貌TiO2復(fù)合薄膜的吸收邊也有細(xì)微差別，其中截角八面體形貌對(duì)應(yīng)的復(fù)合薄膜吸收邊(曲線b和c)相較納米球復(fù)合薄膜的吸收邊(曲線a)發(fā)生了紅移，而納米片陣列復(fù)合薄膜的吸收邊(曲線d)則與納米球復(fù)合薄膜的吸收邊(曲線a)相近。根據(jù)量子尺寸效應(yīng)，可以推測(cè)在納米球和納米片上生長(zhǎng)的量子點(diǎn)尺寸較小，而截角八面體上的量子點(diǎn)尺寸相對(duì)較大。這可能是因?yàn)榻亟前嗣骟w陣列薄膜中八面體之間的空隙非常小(見圖2(b)和2(c))，多次敏化并不能使反應(yīng)溶液深入到薄膜的縫隙處，只能使生長(zhǎng)于表面的量子點(diǎn)顆粒尺寸長(zhǎng)大。而納米球和納米片結(jié)構(gòu)的薄膜孔隙率較高，空隙尺寸較大(見圖2(a)和2(d))，因此多次敏化可以使反應(yīng)溶液深入到薄膜空隙處，有利于形成更多的量子點(diǎn)而非使量子點(diǎn)長(zhǎng)大。

圖6 CdS(7)/TiO2(x)復(fù)合薄膜的紫外可見吸收光譜

圖7為所有CdS(7)/TiO2(x)復(fù)合薄膜的J-V曲線。顯然，在三電極伏安特性測(cè)試中，復(fù)合薄膜光陽(yáng)極的光電流密度比單純TiO2光陽(yáng)極的光電流密度有了大幅度提高。CdS(7)/TiO2(3)、CdS(7)/TiO2(5)、CdS(7)/TiO2(10)、CdS(7)/TiO2(15)的光電流密度分別為0.435 mA·cm-2、0.772 mA·cm-2、0.890 mA·cm-2和1.200 mA·cm-2，分別為對(duì)應(yīng)單純TiO2光陽(yáng)極光電流密度的10～40倍。這主要?dú)w因于CdS量子點(diǎn)的敏化拓寬了薄膜的光響應(yīng)范圍，提升了光生載流子的濃度，進(jìn)而增大了光陽(yáng)極的光電流密度。另外，隨著形貌的逐漸演化，光電流密度呈現(xiàn)不斷增大趨勢(shì)，其中納米片陣列復(fù)合薄膜CdS(7)/TiO2(15)的光電流最大。這可以歸因于隨著鹽酸量的增加，納米球堆積薄膜逐漸演化為陣列薄膜，陣列薄膜為光生電子提供了很好的傳輸通道，相較納米球結(jié)構(gòu)減小了光生載流子湮滅的概率，提高了載流子傳輸效率，有利于光電流的提高。而且截角八面體結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜上量子點(diǎn)尺寸較大，吸收范圍較寬，有利于提高光生載流子的量。兩方面綜合，使得CdS(7)/TiO2(5)、CdS(7)/TiO2(10)兩個(gè)光陽(yáng)極的光電化學(xué)性能更優(yōu)。而對(duì)于CdS(7)/TiO2(15)光陽(yáng)極，雖然光吸收范圍略窄，但納米片陣列結(jié)構(gòu)較大的比表面積為光陽(yáng)極提供了和電解液更大的接觸面積，提高了光生載流子的分離效率，陣列結(jié)構(gòu)為光生電子提供了直接傳輸通道，而且大面積暴露的(001)晶面具有優(yōu)異的光電性能，多因素綜合導(dǎo)致其表現(xiàn)出最佳的光電化學(xué)性能。綜上所述，在本文中CdS(7)/TiO2(15)光陽(yáng)極表現(xiàn)出最佳的光電化學(xué)性能，在光催化和光電方面有較好的應(yīng)用前景。

圖7 CdS(7)/TiO2(x)光陽(yáng)極的J-V曲線

3 結(jié) 論

本文采用水熱法在FTO基底上制備銳鈦礦結(jié)構(gòu)TiO2薄膜，通過調(diào)節(jié)前驅(qū)物中HCl的濃度，控制了溶液中F-的釋放量，決定了(001)晶面的生長(zhǎng)情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了不同形貌TiO2薄膜的可控制備，分別為球狀顆粒薄膜、截角八面體陣列薄膜和大面積高能(001)面裸露的TiO2納米片陣列薄膜。不同TiO2薄膜中，納米片陣列薄膜的光電化學(xué)性能最優(yōu)。采用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法對(duì)不同形貌的TiO2薄膜進(jìn)行CdS量子點(diǎn)敏化，得到了CdS(7)/TiO2(x)復(fù)合薄膜，所有復(fù)合薄膜的光吸收性能和光電化學(xué)性能均較單純TiO2薄膜有明顯提升，其中CdS(7)/TiO2(15)光陽(yáng)極相對(duì)飽和甘汞電極電壓為0 V時(shí)的光電流密度最大，為1.200 mA·cm-2，是TiO2(15)光電流密度的10倍。該數(shù)據(jù)表明大面積高能(001)面裸露的TiO2納米片陣列薄膜在光催化和光電應(yīng)用方面具有很大的應(yīng)用潛力。