當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)中近80%為不可再生的化石能源,隨之帶來的能源衰竭、環(huán)境污染等問題日益嚴峻,可再生清潔新能源的開發(fā)利用因此備受矚目。光電化學(xué)（PEC）裂解水意在將儲備豐富的太陽能通過光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換為可存儲的氫能,成為新能源領(lǐng)域極具潛力的發(fā)展方向。PEC水裂解過程主要涉及高光子吸收、高效光生電荷的分離、傳輸和收集幾個方面,獲得PEC高效水裂解的關(guān)鍵在于針對上述過程開發(fā)性能優(yōu)異的光陽極。TiO₂憑借其穩(wěn)定、廉價無污染、能帶結(jié)構(gòu)匹配等優(yōu)勢成為光陽極材料的首要選擇。但其過大禁帶寬度導(dǎo)致可見光區(qū)光子利用率低,且本征TiO₂偏低的電子遷移率和載流子濃度導(dǎo)致電荷分離和傳輸性能不理想。針對以上問題,本論文從TiO₂自身結(jié)構(gòu)入手,利用結(jié)構(gòu)改性和相之間的匹配,提高電荷的分離和收集效率,同時結(jié)合具有高效可見光吸收BiVO₄材料,構(gòu)建能級匹配的復(fù)合結(jié)構(gòu),進一步提高光陽極的性能。本論文取得的主要研究成果如下:根據(jù)光電催化材料結(jié)構(gòu)-性能構(gòu)效關(guān)系,本論文首先選取具有最低堆積因子、結(jié)構(gòu)空曠的TiO₂-B為研究對象... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)半導(dǎo)體的態(tài)密度圖，(b)帶邊的拋物線近似，(c)本章中所用的能帶示意圖

NV相等的條件下，本征半導(dǎo)體的費米能級正好位于禁帶的正于電子和空穴濃度相等造成的。從方程 1.3 可以看出，電子和度的上升而快速增加。雜半導(dǎo)體和費米能級際情況下我們所用的半導(dǎo)體基本都是摻雜半導(dǎo)體。從摻雜類型分為 n 型和 p 型。其中材料的費米能級是由摻雜濃度決定的，如NV，費米狄拉克方程可以簡化為玻爾茲曼方程。n = exp( ) p = exp( ) 說，NC和 NV的數(shù)量級通常為 1019cm-3，因此當(dāng) n 型半導(dǎo)體電016cm-3時，EC-EF180meV。同樣的，p 型半導(dǎo)體空穴的摻雜濃EF-EV180meV。圖 1.2 對比了本征半導(dǎo)體，n 型半導(dǎo)體和 p 型。

高效鈦基氧化物復(fù)合光陽極的構(gòu)建及光電化學(xué)性能研究所帶電荷是相反的,qφ 項在電化學(xué)勢中是相互抵消的，因此電勢和對應(yīng)于電子和空穴準費米能級的差值如方程（1.13）所示 = = 何一種基于半導(dǎo)體吸光的能量轉(zhuǎn)換裝置，目標都是最大程度地為電能儲存到太陽能電池中，或者作為化學(xué)產(chǎn)物，如氫氣等，池中。


本文編號：3285006