本文關(guān)鍵詞：TaON光陽極性能改善研究

  更多相關(guān)文章： 光電化學(xué)分解水 氧氮化物光陽極 TaON Co-pi

【摘要】：能源危機與環(huán)境污染爆發(fā)以來,太陽能轉(zhuǎn)換為氫能成為新能源研究領(lǐng)域的焦點,而光電化學(xué)水分解是其中一種方式。適用于光電化學(xué)分解水的半導(dǎo)體需要具有合適的能帶帶隙,導(dǎo)帶價帶位置,穩(wěn)定性等多重因素。目前為止,滿足上述條件的半導(dǎo)體并不存在,因此我們需要通過對現(xiàn)有半導(dǎo)體的修飾以提高半導(dǎo)體光電化學(xué)水分解的效率。提高半導(dǎo)體光電化學(xué)水分解效率的途徑包括：(1)通過摻雜的方式調(diào)整較寬能帶半導(dǎo)體帶隙以及較窄能帶半導(dǎo)體有效電子傳輸效率；(2)表面處理以減少表面復(fù)合中心位點；(3)電催化劑修飾,需要具有光電化學(xué)穩(wěn)定性的電催化劑修飾半導(dǎo)體降低光電化學(xué)水分解反應(yīng)過電勢以達到提高光電化學(xué)水分解效率的目的。本論文我們以氧氮化物為研究重點,因其具備理想的能帶結(jié)構(gòu),光吸收性能強,穩(wěn)定性高,外加偏壓低等優(yōu)勢。氧氮化物中的TaON作為本論文主要研究對象,通過對樣品合成條件及電催化劑修飾的探索,進一步優(yōu)化TaON光電化學(xué)活性提高光電化學(xué)水分解效率。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)通過優(yōu)化TaON合成溫度降低其表面缺陷態(tài),最終達到提高電荷分離效率的目的。本論文將升高制備TaON合成溫度,繼而氧氮比例發(fā)生變化,其中N含量減少不僅使光吸收波長變長并且通過Mott-Schottky曲線理論計算得出電荷分離效率也有一定程度提高。(2)利用電催化劑Co-pi修飾TaON光電極以提高光電化學(xué)性能。采用電沉積方法將Co-pi擔(dān)載在TaON電極表面,表面修飾后得到的Co-pi/TaON電極在AM 1.5照射下,1.23 Vrhe時光電流約為2 mA cm-2,400 nm波長的IPCE為75%。
【關(guān)鍵詞】：光電化學(xué)分解水 氧氮化物光陽極 TaON Co-pi
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ116.2;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-23
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 光電化學(xué)水分解電池工作原理9-13
• 1.2.1 光電化學(xué)水分解發(fā)展簡史9-10
• 1.2.2 光電化學(xué)水分解電池基本結(jié)構(gòu)和類型10-11
• 1.2.3 N型光電化學(xué)水分解電池工作原理11
• 1.2.4 影響N型光電化學(xué)水分解電池光陽極效率的因素11-13
• 1.3 提高光電化學(xué)水分解的途徑13-15
• 1.3.1 摻雜13
• 1.3.2 表面處理13-14
• 1.3.3 電催化劑14
• 1.3.4 光電極材料形貌控制14-15
• 1.3.5 其他方法15
• 1.4 N型光電化學(xué)水分解電池的性能參數(shù)15-17
• 1.4.1 量子轉(zhuǎn)換效率15-16
• 1.4.2 太陽能轉(zhuǎn)換效率16
• 1.4.3 太陽能轉(zhuǎn)換氫能效率16-17
• 1.4.4 光電流17
• 1.5 N型半導(dǎo)體光電極的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.5.1 金屬氧化物17-19
• 1.5.2 氧氮化物19-21
• 1.5.2.1 Ta_3N_5研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5.2.2 TaON研究現(xiàn)狀21
• 1.5.2.3 修飾TaON催化劑研究現(xiàn)狀21
• 1.6 本論文的研究內(nèi)容與意義21-22
• 1.7 本論文的創(chuàng)新之處22-23
• 第2章 實驗表征部分23-27
• 2.1 基本物理性質(zhì)表征23-24
• 2.1.1 粉末X射線衍射儀(XRD)23
• 2.1.2 電子掃描顯微鏡(SEM)23
• 2.1.3 透射電子顯微鏡(TEM)23-24
• 2.1.4 紫外可吸收光譜(UV-vis)24
• 2.1.5 電子能譜分析(XPS)24
• 2.2 電化學(xué)性質(zhì)表征24-25
• 2.2.1 Mott-Schottky曲線24-25
• 2.2.2 電化學(xué)阻抗譜(EIS)25
• 2.3 光電化學(xué)性質(zhì)表征25-27
• 2.3.1 光電流測試26
• 2.3.2 量子效率測試26-27
• 第3章 改善TaON光陽極光電性能研究27-45
• 3.1 引言27-30
• 3.2 實驗部分30-31
• 3.2.1 TaON粉末的制備30
• 3.2.2 TaON電極制備30
• 3.2.3 助催化劑擔(dān)載30-31
• 3.3 結(jié)果與分析31-43
• 3.3.1 TaON粉末的表征31-37
• 3.3.2 TaON光電極的表面擔(dān)載37-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第4章 結(jié)論與展望45-47
• 4.1 主要結(jié)論45
• 4.2 后續(xù)工作與展望45-47
• 參考文獻47-56
• 致謝56

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