光電催化技術(shù)在解決能源危機(jī)問題上潛力巨大,使得可控形貌的ZnO和可見光吸收的CdSe等材料備受關(guān)注,但目前ZnO-CdSe光電極由于光生載流子的二次復(fù)合率高,光電轉(zhuǎn)換率低。為此,本文利用原位轉(zhuǎn)換法制備出性能良好的ZnO-CdSe光陽極,優(yōu)化二者接觸界面,減少電子傳遞勢壘;利用無機(jī)半導(dǎo)體硒化銅改性光陽極構(gòu)建p-n異質(zhì)結(jié),利用有機(jī)半導(dǎo)體材料PEDOT修飾硒化物的表面態(tài),減少光生載流子的復(fù)合率,成功提高ZnO-CdSe光陽極光電化學(xué)性能。首先采用點(diǎn)涂法種子層和水熱法制備ZnO納米棒,通過原位離子交換得到ZnO-CdSe光陽極,優(yōu)化二者界面。ZnO的一維納米棒結(jié)構(gòu)提供大的反應(yīng)比表面積,CdSe層大大增加了光陽極的可見光吸收能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,最佳的ZnO-CdSe光陽極在100 mW/cm²可見光下可以產(chǎn)生7.5 mA/cm²的光電流（0 V vs Ag/AgCl）。在此基礎(chǔ)上,通過三次離子交換制備ZnO-CdSe-Cu_xSe光陽極,在100 mW/cm²模擬太陽光下得到約11 mA/cm²

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化原理示意圖

[22]。光催化利用太陽能，不會額外消耗其他能源，將環(huán)境中的污染生氫氣[23]。自然界中光催化反應(yīng)的代表就是植物的光合作用，利用，產(chǎn)生有機(jī)物與氧氣，光催化反應(yīng)受到光合作用的啟發(fā)，制備 Z 型高光生電子遷移效率，促進(jìn)光催化反應(yīng)的進(jìn)行[24]。λ0=1240/Eg年來半導(dǎo)體光催化劑光催化效率不斷提高，將光催化技術(shù)應(yīng)用于實(shí)來越多的問題。首先，半導(dǎo)體光催化劑幾乎都是納米級顆粒，在水回收再利用的問題很難解決[25]。為了解決這一問題，科研工作者提性的方法，比如制備具有磁性的光催化劑[26]，磁性光催化劑通常是物質(zhì)與其他光催化劑復(fù)合[27]，形成磁性復(fù)合光催化劑�；蛘呦戎乒獯呋牧县�(fù)載在磁核外層[28]。但磁性光催化劑回收通常需要通電且有些光催化劑復(fù)合后光催化性能會降低。1993 年[29]，Vinodgopa TiO2電極在光照和外加電壓下可以降解許多種有機(jī)污染物，創(chuàng)造性化學(xué)的理論。

ZnO-CdSe 復(fù)合薄膜的改性及其光電化學(xué)性能研究ZnFe2O4、CdS 和 ZnO 之間形成Ⅱ型異質(zhì)結(jié)，并且，ZnFe2O4納米粒子作為空穴受體，保護(hù) CdS 避免光腐蝕，載流子的分離、光陽極的穩(wěn)定性都得到改善。Katarzyna[32]報告了一種零偏壓的半人工串聯(lián)組合，將二酮吡咯染料敏化 TiO2光電極與氫化酶組合起來，實(shí)現(xiàn)了光催化全解水產(chǎn)氫。在 ZnO 納米線上構(gòu)建Au@CdS 組成核殼結(jié)構(gòu)，Au 分別與 CdS 和 ZnO 交互作用，提高了電荷轉(zhuǎn)移效率，在可見光光照射下，Au@CdSZnOPEC電池[33]無外置偏壓時IPCE可以達(dá)到14.8%。高麗麗等人[34]成功復(fù)合了導(dǎo)電性良好的 NiMoO4與 BiVO4，形成異質(zhì)結(jié)提高了光吸收能力、電荷分離效率和表面電荷轉(zhuǎn)移效率，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)沉積磷酸鈷作為析氧反應(yīng)助催化劑，在 1.23 V（NHE）時，光電極的光電流密度為 5.3 mA/cm2。光電化學(xué)（PEC）水裂解是一種簡單、有效、廉價、清潔的制氫新技術(shù)，光電化學(xué)裂解水制氫的原理如圖 1-3 所示[35]。


本文編號：3104419