【摘要】：目前世界能源的主要來源是化石原料,其使用將釋放大量的二氧化碳和其他有害物質(zhì),給環(huán)境帶來巨大的損害和污染,因此急需發(fā)展清潔能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源。光催化和光電催化分解水制氫是滿足未來清潔能源可持續(xù)利用的很有前景的方法。一般地,貴金屬及其氧化物被認(rèn)為是光催化產(chǎn)氫和光電催化水分解最好的助催化劑。但是,由于其價格昂貴和地球儲量低,極大的限制了其實際應(yīng)用。因此,探索適用于光催化水分解產(chǎn)氫和光電催化水分解的非貴金屬助催化劑吸引了人們廣泛的關(guān)注。非金屬石墨烯量子點(diǎn)是一個很有前途的非金屬光催化劑,具有水溶性很好、帶隙可調(diào)、和制備簡單的優(yōu)點(diǎn)。另一方面,金屬磷化物(Ni2P,,Co2P等)被證實是一種水分解的新型非貴金屬助催化劑,它們可以有效的分離光生電子-空穴從而提高光催化產(chǎn)氫性質(zhì)。本論文首次報道了與Ni2P耦合的羥基修飾的石墨烯量子點(diǎn)(OH-GQDs),在波長λ420nm的光照下進(jìn)行產(chǎn)氫反應(yīng),其催化活性是空白OH-GQDs的94倍,并與1 wt%Pt作為助催化劑的催化活性相當(dāng)。最近,在光陽極上負(fù)載鈷基助催化劑的光電催化體系引起了人們極大的研究興趣,在水氧化時表現(xiàn)出較低的過電勢。本文研究了一種鉆基助催化劑-CoP,它通過簡單的滴涂方法與W03光陽極耦合。隨著助催化劑的引入,提高了空白光陽極的空穴注入效率,因此復(fù)合電極的光電催化水分解性能有所提升。在最優(yōu)條件下,在電壓為1.23Vvs.RHE時,CoP/W03復(fù)合光陽極的電流密度可以達(dá)到1.2mAcm-2,起始電位負(fù)移了 80mV,證實了 CoP是一個很有效的光電催化水氧化助催化劑。
【圖文】：

效的利用太陽能，，所以可以通過模擬光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在化逡逑學(xué)鍵中，合成人們所需的燃料，待到需要時再通過化學(xué)反應(yīng)將能量釋放出來供人逡逑們使用。其光合作用過程如圖１．１所示。逡逑從上述光合作用的反應(yīng)的過程中我們可以發(fā)現(xiàn)，綠色植物對于太陽光的利用逡逑率，反應(yīng)過程中的能量的生成和傳遞，電子和能量的轉(zhuǎn)移和傳遞，最后就是經(jīng)過逡逑一系列反應(yīng)生成的產(chǎn)物，這三點(diǎn)在光合作用中起著決定性的作用。受此啟發(fā)，在逡逑進(jìn)行人工模擬光和作用時，應(yīng)將更好的提高光的利用率，更快速的完成電子的轉(zhuǎn)逡逑移，更多的得到人們所需要的產(chǎn)物定為研宄的目標(biāo)。逡逑１．２．２人工光合作用逡逑將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來的的一個潛在的控制技術(shù)就是人工光合作逡逑用（ＡＰＳ），其目的是使用人造材料模擬自然光合作用（ＮＰＳ）。ＡＰＳ—直是材料逡逑領(lǐng)域、物理領(lǐng)域和無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的迷人科學(xué)。但是，構(gòu)建一個高效的ＡＰＳ裝置逡逑仍然是我們面臨的一個巨大挑戰(zhàn)

如對材料光吸收波長的調(diào)控，光致電荷分離和更快地水分解反應(yīng)［７？］。逡逑ＮＰＳ的光反應(yīng)通過一系列逐步電子轉(zhuǎn)移過程發(fā)生，以產(chǎn)生足夠的能量來用于逡逑水分解。這個過程被稱為‘Ｚ－ｓｃｈｅｍｅ’，如圖１．２所示。兩種光催化系統(tǒng)，ＰＳＩ和逡逑ＰＳＩＩ，這兩個系統(tǒng)都是通過集光件收集光能并利用收集的光能在一個反應(yīng)的活性逡逑位點(diǎn)上將電子從基態(tài)激發(fā)到更高的能量狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）［１５，１６］，這些光催化系統(tǒng)逡逑由電子傳遞鏈彼此連接。對于ＡＰＳ系統(tǒng)，目前人們較為認(rèn)同的材料結(jié)構(gòu)類型有逡逑兩種，如圖１．２所示。第一個類型包含了一個單一的光激發(fā)活性位點(diǎn)，它附著在逡逑一個電子給體上，而另一側(cè)是電子受體。染料分子或者可以吸收可見光的半導(dǎo)體逡逑材料通常會作為激發(fā)位點(diǎn)（發(fā)色團(tuán)）。其對光的吸收可以通過對染料分子的結(jié)構(gòu)逡逑（最高占據(jù)分子軌道－ＨＯＭＯ與最低未占據(jù)分子軌道－ＬＯＭＯ之間的空隙）進(jìn)行修逡逑飾或者對半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)（帶隙）的設(shè)計來改變。電子給體材料必需滿足逡逑兩個基本要求
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TQ116.2

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