發(fā)布時間：2023-02-12 19:56

　　為了解決日益嚴重的資源短缺和環(huán)境污染問題,氫能作為綠色能源越來越受歡迎。因此,利用半導(dǎo)體材料進行光電化學(xué)(PEC)分解水產(chǎn)氫具有廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知,由于TiO2無毒、成本低和穩(wěn)定性好,它被廣泛用作PEC的光陽極。然而,仍存在一些固有的問題需要解決。首先,TiO2因為帶隙寬僅吸收紫外線(占太陽光譜的4%)。而且,它的電子-空穴復(fù)合率較高,從而降低了它的光轉(zhuǎn)換效率。因此擴大光的吸收區(qū)域并加速光生載流子的分離是增強TiO2PEC性能的關(guān)鍵途徑。本文以三維(3D)TiO2納米花(NFs)作為光陽極,在其上負載合適的窄禁帶納米光催化劑,構(gòu)建異質(zhì)結(jié)以提高光吸收能力,并抑制光生載流子的復(fù)合,具體研究內(nèi)容如下:(1)通過溶膠-凝膠法在FTO導(dǎo)電玻璃上旋涂TiO2晶種液以制備薄膜,進一步用水熱法在TiO2薄膜上生長3D花狀結(jié)構(gòu)的TiO2。TiO2 NFs擁有更大的比表面積,增加了反應(yīng)的活性位點,并且利于催化劑的負載,擴大了電極/電解液接觸界面。鑒于TiO2幾乎沒有可見光響應(yīng),我們采用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR)法在TiO2NFs上沉積窄禁帶的CdS量子點(QDs)作為光催化劑,用來敏化TiO2...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光電化學(xué)(PEC)分解水概述
        1.2.1 PEC分解水過程
        1.2.2 PEC光電極材料的選取
    1.3 半導(dǎo)體光電極的研究
        1.3.1 光電極的制備
        1.3.2 光陽極
        1.3.3 光陰極
        1.3.4 常見光陽極的研究現(xiàn)狀
    1.4 半導(dǎo)體光陽極PEC性能的改性方法
        1.4.1 微觀納米結(jié)構(gòu)調(diào)整
        1.4.2 元素摻雜
        1.4.3 半導(dǎo)體復(fù)合
        1.4.4 表面處理
    1.5 本文的研究思路及研究內(nèi)容
第二章 實驗材料與研究方法
    2.1 實驗試劑和儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗設(shè)備
    2.2 光陽極樣品的制備方法
        2.2.1 溶膠-凝膠法
        2.2.2 水熱法
        2.2.3 SILAR法
    2.3 樣品形貌與結(jié)構(gòu)表征
        2.3.1 X射線衍射(XRD)分析
        2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
        2.3.3 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)
        2.3.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.5 紫外、可見吸收光譜(UV-VIS)
        2.3.6 光致熒光光譜(PL)
    2.4 樣品PEC測試
第三章 Pt/TiO₂/CdS光陽極的光電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 TiO₂ NFs的制備
        3.2.2 CdS QDs的沉積
        3.2.3 Pt金屬層的淀積
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 TiO₂ NFs/CdS QDs的基本表征
        3.3.2 TiO₂ NFs/CdS光電化學(xué)性能測試
        3.3.3 Pt/TiO₂ NFs/CdS光電化學(xué)性能測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 TiO₂/CdS/MoS₂ 三元光陽極的光電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 TiO₂ NFs的制備
        4.2.2 CdS QDs的沉積
        4.2.3 構(gòu)建TiO₂/CdS/MoS₂ 三元復(fù)合材料
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 TiO₂/Cd S/MoS₂ 的基本表征
        4.3.2 TiO₂ NFs/CdS QDs/Mo S₂ 光電化學(xué)性能測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 TiO₂/MoSe₂ 復(fù)合光陽極的光電化學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 TiO₂ NFs的合成
        5.2.2 MoSe₂ NSs的制備
        5.2.3 TiO₂ NFs/MoSe₂ 的浸漬涂覆
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 TiO₂/MoSe₂ 的基本表征
        5.3.2 TiO₂ NFs/MoSe₂ 光電化學(xué)性能測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文的結(jié)論
    6.2 本文的不足和展望
參考文獻
致謝
附錄 作者在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的科研項目



本文編號：3741729