地表"矿物膜"中锐钛矿-β-胡萝卜素协同增强日光响应特性研究

为探究"矿物膜"中半导体矿物与光合色素间的日光响应协同作用,对采自安徽潜山市郊的"矿物膜"样品进行了矿物组成和色素组成分析.同步辐射X射线粉末衍射测定表明,样品富含锐钛矿、赤铁矿等半导体矿物;拉曼光谱证实其中存在地表广泛分布的光合色素:β-胡萝卜素.在此基础上开展锐钛矿-β-胡萝卜素协同增强日光响应模拟实验.合成锐钛矿电极并对其进行系统的矿物学表征,紫外-可见漫反射吸收谱计算其禁带宽度约为3.07 eV;莫特-肖特基计算得到的平带电位约为-0.16 V,载流子浓度约为3.25×102 cm-3;光电化学测试结果显示其具有一定可见光光电转化能力.经β-胡萝卜素敏化处理后,锐钛矿电极平均光电流密度提升了 400％,在425～550 nm间光吸收值提高,该波段位于日光辐射能量集中的波长范围内,且与β-胡萝卜素吸收范围吻合,表明二者间存在日光吸收及光电响应协同增强作用.