利用半導(dǎo)體光電極進(jìn)行太陽能驅(qū)動光電化學(xué)分解水是一種可持續(xù)且環(huán)保的可再生能源轉(zhuǎn)換途徑。赤鐵礦(α-Fe₂O₃)由于具有抗光腐蝕、無毒低成本和天然豐度的特性,成為研究最為廣泛的光陽極候選材料之一。然而,固有的低電導(dǎo)率、有限的空穴擴(kuò)散長度及緩慢的表面氧化動力學(xué)等限制因素會嚴(yán)重影響光電催化劑(PEC)器件的性能。因此,設(shè)計(jì)具有高效光電分解水能力的α-Fe₂O₃基光陽極催化劑具有十分重要的意義。本論文針對上述問題,通過構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)系統(tǒng)對α-Fe₂O₃進(jìn)行修飾改性,探索形態(tài)結(jié)構(gòu)及異質(zhì)結(jié)構(gòu)對其光電化學(xué)分解水性能的影響。相關(guān)研究工作如下:(1)通過one-drop法在微米簇Fe₂O₃薄膜上修飾鐵基金屬有機(jī)框架材料MIL-101,制備得到微米簇Fe₂O₃/MIL-101光陽極。并采用化學(xué)氣相沉積法(CVD),以微米簇Fe₂O₃作為自犧牲...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光電化學(xué)分解水的研究進(jìn)展
        1.2.1 光電化學(xué)分解水的技術(shù)發(fā)展
        1.2.2 光電化學(xué)分解水的基本原理
        1.2.3 光電化學(xué)水氧化過程對半導(dǎo)體材料的要求
    1.3 α-Fe₂O₃在光電化學(xué)水氧化反應(yīng)中的應(yīng)用
        1.3.1 α-Fe₂O₃材料的結(jié)構(gòu)特性
        1.3.2 α-Fe₂O₃光陽極的優(yōu)勢與局限性
        1.3.3 α-Fe₂O₃光陽極的修飾與改性
    1.4 金屬有機(jī)框架材料的研究進(jìn)展
        1.4.1 金屬有機(jī)框架材料的簡介
        1.4.2 金屬有機(jī)框架材料在光電化學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展
    1.5 論文的選題背景及研究內(nèi)容
        1.5.1 論文的選題背景
        1.5.2 論文的研究內(nèi)容
第2章 “One-drop”法構(gòu)筑Fe₂O₃/MIL-101 異質(zhì)結(jié)及其界面電荷傳輸機(jī)制
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.2.2 樣品制備
        2.2.3 測試與表征
    2.3 分析與討論
        2.3.1 Fe₂O₃/MIL-101 的物相結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成
        2.3.2 Fe₂O₃/MIL-101 的微觀形貌和光吸收性質(zhì)
        2.3.3 Fe₂O₃/MIL-101 的光電化學(xué)性能
        2.3.4 Fe₂O₃/MIL-101 的電荷分離與轉(zhuǎn)移機(jī)制
        2.3.5 Fe₂O₃/MIL-101 的光電化學(xué)水氧化機(jī)理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 化學(xué)氣相沉積構(gòu)筑Fe₂O₃@MIL-101 異質(zhì)結(jié)及其光電化學(xué)水氧化性能
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        3.2.2 樣品制備
        3.2.3 測試與表征
    3.3 分析與討論
        3.3.1 MF@M異質(zhì)薄膜的物相結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成與微觀形貌
        3.3.2 MF@M異質(zhì)薄膜的孔隙結(jié)構(gòu)與光吸收性質(zhì)
        3.3.3 MF@M異質(zhì)薄膜的光電化學(xué)性能
        3.3.4 MF@M異質(zhì)薄膜的電荷分離與轉(zhuǎn)移機(jī)制
        3.3.5 MF@M異質(zhì)薄膜的光電化學(xué)水氧化機(jī)理
    3.4 本章小結(jié)
第4章 具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)Fe₂O₃@MIL-101 納米陣列的構(gòu)筑及其電荷傳輸機(jī)制
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        4.2.2 樣品制備
        4.2.3 測試與表征
    4.3 分析與討論
        4.3.1 NF@M納米棒陣列的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成與微觀形貌
        4.3.2 NF@M納米棒陣列的光吸收性質(zhì)和能帶結(jié)構(gòu)
        4.3.3 NF@M納米棒陣列的光電化學(xué)性能
        4.3.4 NF@M納米棒陣列的電荷分離與轉(zhuǎn)移機(jī)制
        4.3.5 NF@M納米棒陣列的光電化學(xué)水氧化機(jī)理
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目



本文編號：3961739