利用电化学原子层沉积技术在碳纳米管-聚酰亚胺复合材料表面构建CuInSe2超晶格

利用电化学原子层沉积（EC-ALD）技术，在碳纳米管（CNTs）-聚酰亚胺（PI）复合材料表面构筑半导体CuInSe2（CIS）超晶格。包括：首先对CNTs表面进行羧基化处理，然后将其超声分散在PI溶液中、和PI链端的胺基发生生成酰胺链的反应，得到导电性更好的PI-CNTs复合材料；接下来是将所得PI-CNTs薄膜置于导电玻璃基片上构成电极，利用本研究小组研发、专用于片状电极的电解池中，采用EC-ALD技术进行逐个元素的沉积条件研究并设计出最佳的沉积程序，通过控制沉积周期对Cu/In或Se/(Cu+In)元素含量比例进行调节，最终制得以PI-CNTs为基底的CIS超晶格薄膜；最后是将PI-CNTs-CIS复合超晶格薄膜从导电玻璃表面剥离，研究其应力变化，并对剥离前后的PI-CNTs-CIS进行组成、形貌、结构、性能的研究。所得PI-CNTs-CIS材料有望在太阳能转化方面得到应用。

本项目的预期目标已经达到，所取得的成果包括：1以不导电的聚酰亚胺（PI）和导电性良好的碳纳米管（CNTs）为原料，成功制备了导电性良好的CNTs-PI复合材料薄膜电极。基于CNTs和石墨烯（Gr）同属sp2杂化碳材料、且具备相似的电化学性能，同时本项目也发展了Gr-PI复合材料薄膜电极；2 以前述制备的CNTs-PI和Gr-PI复合材料薄膜电极，利用电化学原子层沉积（EC-ALD）技术和其它电化学方法，在该基体电极表面成功制备了半导体CuInSe2（CNTs-PI- CuInSe2）超晶格。同时还在上述相同的基体电极表面发展了ZnO、CuSe、ZnTe、SnSe 和CuTe等纳米半导体化合物；3 以各种电子显微镜、x-射线光谱分析、电化学技术为主要表征手段，较为系统地表征了上述两类复合材料薄膜电极、CNTs-PI/CuInSe2目标材料以及表面沉积有不同纳米半导体（如ZnO等）的复合材料；4 所有制备的、附着于CNTs-PI和Gr-PI基底表面的半导体化合物均有明确的光电转换性能，有的材料还被用于发展成为了电化学传感器。到目前为止，本项目在国际期刊上共发表论文19篇，均有项目批准号标注。