本文關(guān)鍵詞：基于卟啉錫光敏劑的功能化光陽極的水氧化性能研究

  更多相關(guān)文章： 人工光合作用 水氧化 功能化光陽極 卟啉錫 四氧化三鈷

【摘要】：通過人工模擬光合作用,利用太陽光進行水分解產(chǎn)生氫氣,將太陽能轉(zhuǎn)換為清潔的穩(wěn)定的化學(xué)能,是解決現(xiàn)如今社會日愈嚴(yán)重的環(huán)境問題和能源危機的一種理想方案。要想實現(xiàn)這目標(biāo),可以通過構(gòu)建光電化學(xué)池來利用太陽光直接驅(qū)動水分解成氫氣和氧氣,而制約這一過程進行的關(guān)鍵因素是水氧化步驟,因此如何構(gòu)建一個合理而高效的光陽極來驅(qū)動水氧化成為研究的熱點。目前所研究出來的水氧化光陽極大多使用含有貴金屬釕或銥的氧化物和配合物來作為光敏劑和催化劑,極大的提高了光陽極的成本,因此基于廉價金屬來構(gòu)建一套高效的光陽極來驅(qū)動水分解具有重要的實際應(yīng)用意義。本課題合成出一種新型的水氧化光敏劑四羧基苯基卟啉錫,選擇二氧化錫納米顆粒制備光陽極,用光敏劑對光陽極進行敏化后,在pH=6.8的磷酸緩沖溶液中,外加偏壓為0.3 V(vs Ag/AgCl)條件下進行光電流測試得到90μA/cm~2的光電流響應(yīng)。合成一種用硅烷偶聯(lián)劑修飾的聯(lián)吡啶二羧酸釕的配合物,將其吸附到敏化后的光陽極表面,構(gòu)成功能化的光陽極。對其進行光電流測試得到180μA/cm~2的光電流響應(yīng)。此外,本課題還合成一種基于非貴金屬四氧化三鈷納米顆粒作為催化劑,四羧基苯基卟啉錫作為光敏劑,構(gòu)建功能化光陽極。通過光電流測試發(fā)現(xiàn)加入四氧化三鈷的光陽極光電流響應(yīng)提高了將近一倍,在外加偏壓為0.3 V的條件下,pH=6.8的磷酸緩沖溶液中得到175μA/cm~2的光電流密度,并且光流穩(wěn)定性也得到了提升。
【關(guān)鍵詞】：人工光合作用 水氧化 功能化光陽極 卟啉錫 四氧化三鈷
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 引言8-9
• 1.2 光合作用PSII9-10
• 1.3 人工光合作用10-11
• 1.4 三組分體系催化水氧化11-12
• 1.5 光電化學(xué)池12-13
• 1.6 功能化水氧化光陽極器件的研究進展13-20
• 1.7 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗材料與研究方法22-26
• 2.1 實驗儀器與藥品22-24
• 2.1.1 實驗儀器22
• 2.1.2 實驗藥品22-23
• 2.1.3 溶劑的預(yù)處理23-24
• 2.2 表征方法24-26
• 2.2.1 X射線衍射測試24
• 2.2.2 掃描電鏡測試24
• 2.2.3 核磁共振氫譜測試24
• 2.2.4 固體紫外-可見漫反射測試24-25
• 2.2.5 電化學(xué)方法測試25-26
• 第3章 卟啉錫SnTPPC與聯(lián)吡啶釕構(gòu)建光陽極及性能測試26-45
• 3.1 引言26-27
• 3.2 光敏劑Sn~(Ⅳ)TPPC的合成及表征27-30
• 3.2.1 四酯基苯基卟啉的合成及表征27
• 3.2.2 四羧基苯基卟啉的合成及表征27-29
• 3.2.3 Sn~（Ⅳ）TPPC的合成及表征29-30
• 3.3 光陽極的制備30-36
• 3.3.0 TiO_2光陽極的制備30-31
• 3.3.1 TiO_2光陽極的敏化及測試31-32
• 3.3.2 SnO_2光陽極的制備優(yōu)化及表征32-36
• 3.4 催化劑RuC的合成及表征36-39
• 3.5 卟啉錫與聯(lián)吡啶釕構(gòu)建光陽極及光電化學(xué)測試39-43
• 3.5.1 功能化光陽極的構(gòu)建39-40
• 3.5.2 功能化光陽極的固體紫外-可見反射吸收研究40
• 3.5.3 功能化光陽極的電化學(xué)性能研究40-42
• 3.5.4 功能化光陽極的光電性能研究42-43
• 3.6 功能化光陽極工作機理討論43-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第4章 卟啉錫與四氧化三鈷構(gòu)建光陽極及性能測試45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 催化劑四氧化三鈷的合成與表征45-47
• 4.3 卟啉錫和四氧化三鈷功能化光陽極制備47
• 4.4 卟啉錫和四氧化三鈷功能化光陽極的光電性能測試47-51
• 4.4.1 光陽極的光學(xué)性能測試47-48
• 4.4.2 四氧化三鈷與卟啉錫的電化學(xué)性能測試48-49
• 4.4.3 四氧化三鈷與卟啉錫功能化光陽極的光電性能測試49-51
• 4.5 卟啉錫和四氧化三鈷功能化光陽極工作機理討論51
• 4.6 本章小結(jié)51-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果58-60
• 致謝60

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 薛玫;張改清;高淑娟;崔曉瑞;;染料敏化太陽能電池光陽極的研究進展[J];廣州化工;2014年02期

2 洪祖培;劉蕙菁;;Au/TiO_2,Ru/TiO_2,Pt/TiO_2光陽極的電流-電壓特性及制備[J];化學(xué)通報;1982年01期

3 高穎;張業(yè)茂;譚正;;表面沉積鈀層的n型硅光陽極特性的研究[J];化學(xué)工程師;1991年04期

4 胡志強;劉顯卿;黃德鋒;高宏;;NiCr_2O_4/TiO_2薄膜光陽極的制備及性能研究[J];功能材料;2011年S5期

5 丁輝;王鳴;杜兆富;趙棟梁;;二氧化鈦納米管陣列光陽極的幾何參數(shù)對染料敏化太陽能電池性能的影響[J];金屬功能材料;2014年02期

6 趙義平;陶汝華;董偉偉;邵景珍;鄧贊紅;方曉東;;二氧化鈦有序納米陣列染料敏化太陽能電池光陽極的研究進展[J];材料導(dǎo)報;2012年23期

7 陳堯;池波;劉軍;蒲健;李箭;;浸漬提拉法修飾陽極對DSSC性能的影響[J];功能材料;2008年07期

8 ;上海硅酸鹽所在染料敏化太陽能電池基礎(chǔ)研究中取得新進展[J];功能材料信息;2012年06期

9 田研;蒲健;池波;陳堯;李箭;;分散介質(zhì)對多孔TiO_2光陽極性能的影響[J];功能材料;2008年03期

10 郇正偉,莊啟星,蔡啟瑞;乙烯光電催化氧化的研究—金屬/n-GaP光陽極[J];感光科學(xué)與光化學(xué);1984年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林昌健;鄭大江;葉美丹;呂妙強;郭文熹;;一維多級納米結(jié)構(gòu)TiO2光陽極染料敏化太陽能電池[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2012年

2 李亞峰;魏明燈;;金屬有機框架在染料敏化太陽能電池界面調(diào)控中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第11分會場摘要集[C];2012年

3 金嘉瑩;汪洋;翟錦;;染料敏化太陽能電池光陽極的制備及性能研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第11分會：基礎(chǔ)化學(xué)教育[C];2014年

4 王弋;付立民;張建平;艾希成;;染料敏化太陽能電池缺陷態(tài)分布及電荷抽取動力學(xué)研究[A];第十三屆全國光化學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2013年

5 李健生;桑曉靜;陳維林;蘇忠民;王恩波;;多酸型光敏劑在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第五屆全國多酸化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2013年

6 袁帥;黃輝;王竹儀;趙尹;施利毅;蔡傳兵;李東棟;;三維導(dǎo)電網(wǎng)格的構(gòu)造及其對染料敏化太陽能電池性能的影響[A];第十三屆全國太陽能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

7 龐愛英;李亞峰;孫遜;魏明燈;;ZnO光陽極表面酸性腐蝕的抑制及其對光電性能的影響[A];第十三屆全國光化學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2013年

8 羅文俊;鄒志剛;;通過消除表面復(fù)合中心獲得高效Ta_3N_5太陽能分解水光陽極[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第21分會：光化學(xué)[C];2014年

9 吳頡;張修華;王世敏;劉顯杰;吳立方;劉勇;;NPC光陽極的極化及其電池性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

10 李亞峰;魏明燈;;金屬有機框架材料用于染料敏化太陽能電池的界面修飾[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第25分會：有機光伏[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭恩言;基于TiO_2光陽極染料敏化太陽能電池的制備與性能研究[D];山東大學(xué);2015年

2 劉英博;基于多孔TiO_2光陽極的量子點敏化太陽能電池[D];天津大學(xué);2015年

3 張林林;釕催化劑結(jié)構(gòu)對DS-PEC中光陽極水氧化性能的影響[D];大連理工大學(xué);2016年

4 俞佳;氟/稀土上轉(zhuǎn)換材料TiO_2復(fù)合光陽極的制備與光電性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 趙曉沖;聚合物基柔性染料敏化太陽能電池光陽極的性能優(yōu)化[D];清華大學(xué);2013年

6 楚亮;染料敏化太陽能電池光陽極的研究[D];華中科技大學(xué);2014年

7 王丹;半導(dǎo)體氧化物光陽極的表面/界面修飾及水分解性能研究[D];東北師范大學(xué);2014年

8 向鵬;染料敏化太陽能電池光陽極研究[D];華中科技大學(xué);2012年

9 黃妞;光陽極修飾和二氧化鈦形貌調(diào)制在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用[D];武漢大學(xué);2013年

10 李鑫;染料敏化太陽能電池光陽極的低溫制備及其表面改性研究[D];清華大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂錦滇;金空心球等離激元調(diào)控量子點敏化太陽能電池的光電性能研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

2 徐s顂，

本文編號：599807