【摘要】：光電化學水分解電池能將太陽能轉(zhuǎn)換為清潔的氫能源,有望解決全球的能源危機。光電極作為光電化學水分解電池的重要組成部分,其性質(zhì)直接決定了電池的最終轉(zhuǎn)換效率,因此半導體光電極的設計與構(gòu)建一直是該領(lǐng)域研究的核心問題。WO_3因其可見光響應良好、無毒經(jīng)濟、在酸性條件下化學性質(zhì)較為穩(wěn)定等優(yōu)點被廣泛應用于光電化學領(lǐng)域,然而,WO_3在電荷傳輸過程中較高的載流子復合率和表面氧化動力學等方面的不足嚴重制約了其實際應用�；诖�,本文從制備方法、形貌調(diào)控、表面后處理及修飾等角度開展研究,并進一步探討了光生載流子的轉(zhuǎn)移和性能提升的內(nèi)在機理。具體研究工作如下:(1)制備并優(yōu)化WO_3光陽極:采用電泳沉積法制備WO_3光陽極,以150 nm和2~3?m兩種粒徑的WO_3粉末作為原材料,結(jié)果表明:由前者制備的光陽極性能更優(yōu)異。此外,確立了制備光陽極的最優(yōu)條件:粒徑150 nm,薄膜厚度為5.5?m且在450℃退火1小時。(2)后處理修飾WO_3光陽極:采用滴加偏鎢酸銨溶液并退火的的方法對電泳沉積制備的WO_3進行后處理,使器件在1.23 V_(RHE)處的光電流提高到原先的16倍。隨后,為探究性能提升的機理,設計并制備了3種不同結(jié)構(gòu)的光陽極,研究結(jié)果表明,光陽極電連接的增強是器件性能提升的主要因素。(3)α-Fe_2O_3修飾WO_3光陽極:采用水熱生長法在WO_3表面上制備α-Fe_2O_3層形成復合光陽極。對復合光陽極的形貌和光電性能進行表征,復合光陽極較WO_3光陽極光電流下降,但其光電流的衰減速度相對變緩。
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第一章 緒論研究的背景和意義隨著全球人口的不斷增長和工業(yè)化的快速發(fā)展，人們對物質(zhì)生活水平的需求不斷提對能源的需求量和依賴程度也在急劇增加。到目前為止，石油、天然氣、煤炭等礦然是全球消費的主要能源，其中石油是世界的主導燃料，占所有能源消費的近三分之 25 年全球一次能源消費量見圖 1.1 所示[1]。這樣的能源消耗結(jié)構(gòu)使地球的礦物燃料斷減少，而且這些礦物燃料在燃燒的同時會釋放出大量的 CO2等溫室氣體，加劇了內(nèi)的溫室效應和大氣污染。中國作為占全球能源消費量 23%的最大能源消費國，近年大城市出現(xiàn)的霧霾等空氣污染給我們的日常生活和健康帶來的極大的損害，因此，化能源消費結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)清潔低碳發(fā)展是我們亟須解決的問題。

利用陰極和陽極在光照下的電勢差產(chǎn)生電流達到分解水urner 課題組將 P 型半導體 GaIn2作為光陽極材料[11]，使得太陽能光解到 12.4%，但是由于該光陽極材料穩(wěn)定性較差且價格昂貴，制約了其進一步發(fā)展。國內(nèi)外很多學者對光電催化分解水展開了大量的科學研究[12-21]。201等研究人員利用鈣鈦礦材料作為電極，，使光催化制氫的轉(zhuǎn)換率達到 1理論日趨成熟，利用太陽能光電催化水分解制氫在未來的能源領(lǐng)域中[23]。化學水分解電池的工作機理化學水分解電池的基本結(jié)構(gòu)
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

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本文編號：2592633