人類發(fā)展面臨的主要威脅來源于環(huán)境污染和能源危機,迫切需要尋找綠色和可持續(xù)的替代能源。光電化學(xué)(PEC)已被公認(rèn)為解決環(huán)境污染和能源危機的有效途徑之一。目前已經(jīng)探索了大量的n型半導(dǎo)體作為光電化學(xué)電池中的光陽極,而只有少數(shù)基于金屬氧化物的光電陰極被研究。如何尋找低成本,穩(wěn)定,帶隙結(jié)構(gòu)合適且具有更正起始電位的半導(dǎo)體光電陰極材料仍然是一個挑戰(zhàn)。三元銅基氧化物CuBi₂O₄,因其低成本,地球含量豐富和無毒性,光吸收范圍可調(diào)等優(yōu)勢而成為滿足理論可行的太陽能產(chǎn)氫要求的材料,但存在電荷載流子傳輸不良,光致腐蝕,穩(wěn)定性差等問題。針對CuBi₂O₄光電極存在的上述不足,本論文分別提出利用摻雜與助催化劑共修飾,異質(zhì)結(jié)與表面鈍化相組合策略來有效改善其光電化學(xué)性能,主要研究內(nèi)容包括以下兩個方面:我們設(shè)計了一種便利的薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)和簡單的吸附處理工藝制備了Ag和N摻雜石墨烯量子點共修飾CuBi₂O₄(NGQDs/Ag-CBO)亞微米棒光電陰極,并分別將NGQDs/Ag-CBO亞微米棒光...

【文章頁數(shù)】：79 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 PEC分解水的基本原理
    1.3 PEC光電極的種類
        1.3.1 光電陽極
            1.3.1.1 二氧化鈦(TiO₂)
            1.3.1.2 赤鐵礦(α-Fe₂O₃)
            1.3.1.3 三氧化鎢(WO₃)
            1.3.1.4 釩酸鉍(BiVO₄)
            1.3.1.5 氧化鋅(ZnO)
        1.3.2 光電陰極
            1.3.2.1 二元金屬氧化物
            1.3.2.2 三元金屬氧化物
            1.3.2.3 四元光陰極材料
            1.3.2.4 其他典型光陰極材料
    1.4 PEC光電極的制備
        1.4.1 濕化學(xué)沉積
        1.4.2 顆粒沉積
        1.4.3 氣相沉積
    1.5 PEC光電極的性能影響因素
        1.5.1 結(jié)晶度
        1.5.2 維數(shù)
        1.5.3 尺寸
        1.5.4 帶隙
        1.5.5 pH依賴性
    1.6 提高光電極性能的策略
        1.6.1 內(nèi)置電位的控制
        1.6.2 表面態(tài)的鈍化
        1.6.3 表面電導(dǎo)率的改善
        1.6.4 光電極表面的穩(wěn)定
    1.7 論文的選題依據(jù)和意義
第二章 Ag⁺和N摻雜石墨烯量子點共修飾CuBi₂O₄亞微米棒光電極制備及光電性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗內(nèi)容
        2.2.1 實驗儀器和試劑
            2.2.1.1 實驗試劑
            2.2.1.2 實驗儀器
        2.2.2 實驗步驟
            2.2.2.1 CBO亞微米棒的合成
            2.2.2.2 CBO微球的合成
            2.2.2.3 NGQD的合成
            2.2.2.4 Ag-CBO亞微米棒的合成
            2.2.2.5 材料的表征
            2.2.2.6 NGQDs/Ag-CBO SMRs/FTO光電陰極的制備
            2.2.2.7 電化學(xué)和PEC測量
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 樣品形貌分析
        2.3.2 所有合成的樣品結(jié)構(gòu)分析
        2.3.3 Ag⁺離子摻雜劑量和NGQDs負(fù)載量對CBO亞微米棒光電極光電催化活性的影響
        2.3.4 Ag⁺離子摻雜和NGQDs負(fù)載的協(xié)同作用
        2.3.5 Ag⁺和NGQDs共修飾的CBO亞微米棒和CBO微球光電極光電催化活性對比研究
        2.3.6 Ag⁺和NGQDs共修飾的CBO亞微米棒光電催化分解水機理研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 Ga₂O₃鈍化的CuBi₂O₄/CuO亞微米晶異質(zhì)結(jié)薄膜光電極制備及光電性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗內(nèi)容
        3.2.1 實驗儀器和試劑
            3.2.1.1 實驗試劑
            3.2.1.2 實驗儀器
        3.2.2 實驗步驟
            3.2.2.1 CBO-CuO薄膜光電極的制備
            3.2.2.2 CBO-CuO/Ga₂O₃薄膜光電極的制備
            3.2.2.3 CBO-CuO/Ga₂O₃/Pt薄膜光電極的制備
            3.2.2.4 材料的表征
            3.2.2.5 電化學(xué)和PEC測量
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 薄膜條件優(yōu)化
            3.3.1.1 鍍膜金屬順序?qū)Ρ∧さ挠绊?br>            3.3.1.2 薄膜厚度對性能的影響
            3.3.1.3 鍍膜金屬元素比例對薄膜的影響
            3.3.1.4 退火溫度對薄膜的影響
            3.3.1.5 退火時間對薄膜的影響
            3.3.1.6 對比實驗
        3.3.2 Ga₂O₃條件優(yōu)化
        3.3.3 Pt助催化劑修飾
        3.3.4 所制備薄膜的表征
    3.4 本章小結(jié)
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位階段發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3860667