光電化學(xué)分解水制氫可以直接把太陽能轉(zhuǎn)化并儲存為化學(xué)能,是利用潔凈能源的關(guān)鍵技術(shù)之一。半導(dǎo)體材料是構(gòu)筑太陽能光電轉(zhuǎn)化的主體,而界面間良好的電荷轉(zhuǎn)移以及穩(wěn)定的助催化劑是實現(xiàn)太陽能高效轉(zhuǎn)化成氫氣的必要條件。本論文工作圍繞硅薄膜半導(dǎo)體材料光生電荷在電解質(zhì)/助催化劑/半導(dǎo)體電極體間傳輸進行研究,首先以硅薄膜電池結(jié)構(gòu)為例討論了半導(dǎo)體體相內(nèi)部的電荷傳輸、效率以及器件設(shè)計和應(yīng)用,后又介紹了氧化物薄膜以及金屬類,氧化物薄膜類電催化劑的活性與本身的成分,結(jié)晶性,形貌,比表面積,活性位點間的關(guān)系,并將其作為助催化劑應(yīng)用于光電體系中對于硅薄膜電極-助催化劑間的電荷轉(zhuǎn)移、PEC活性、穩(wěn)定性影響進行分析,借助于多種物理表征,電化學(xué)測試,以及光伏,表面光電壓測試設(shè)備設(shè)計“電子提取層”迅速轉(zhuǎn)移光生電子,解決光電極易于腐蝕的問題,致力于開發(fā)高效穩(wěn)定自驅(qū)動光電化學(xué)體系并探索其背后蘊藏的科學(xué)規(guī)律,主要內(nèi)容包括:（1）采用兩步化學(xué)法:首先利用層狀水滑石骨架,進行離子交換破壞層狀結(jié)構(gòu),然后低溫還原致使結(jié)構(gòu)完全無序合成具有優(yōu)異的堿性析氫活性準非晶鎳金屬催化劑,起始電位接近0 mV,在10 mA cm-2下所需的過電位低至240 ... 

【文章來源】：陜西師范大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－３金屬氧化物在酸性和堿性溶液中的ＡＨ與過電位的“火山曲線”關(guān)系

?是，只有很少部分的半導(dǎo)體材料能滿足上述能帶要求，限制了光陽（陰）極材料??的開發(fā)利用。于是，第三種構(gòu)造模式（圖１－４ｃ）出現(xiàn)：選取價帶頂（ＶＢ）低于水??氧化電位（Ｈ２０／０２）的ｎ型半導(dǎo)體作為光陽極，導(dǎo)帶底（ＣＢ）高于水還原電位（Ｈ２／Ｈ２０）??的Ｐ型半導(dǎo)體為光陰極；即可依靠各自的能帶位置“分頭”完成水的分解，這樣??一來極大增加了半導(dǎo)體材料的可選性。??ａ）?———ＳＳ：??ｂ）?ｒ?ＨＥ：?ａ??＊＇！?卜．．?ａｊｉ?Ｉ｜ｓ．??真?＾?＾?ｈ??＾ｒｐ?ｅ－?＾?？?＾?＇ｈｏ??？Ｉ?ｍＭ?－?心ｖ?ｉ?擇■??ｆ々？?：：。?Ｈ，Ｃ??Ｐｈｏｔｏａｉｉｏｄｅ?；?Ｐｂｏｔｏｃａｒｈｏｄｃ??ｅ）?＊ｓ?｜??１：?ｆ：：：：?－?．?＾，．０，＾?｜??＿蒙??Ｐｈｏｔｏａｎｏｄｅ??圖１－４光電化學(xué)池構(gòu)造示意圖［２６】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ＰＥＣ?ｃｅｌｌｓ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ?［２６】．??１．４．１影響光電化學(xué)池的主要因素??光電化學(xué)基本過程是：以ｎ型半導(dǎo)體為例，在光照下，ｎ型半導(dǎo)體與金屬電極??短路連接，光生空穴穿越界面參與氧化反應(yīng)，光生電子則經(jīng)由和半導(dǎo)體材料形成??歐姆接觸的導(dǎo)電基底流向外電路，形成了光電流。對于Ｐ型半導(dǎo)體而言，光生電??子穿越界面參與還原反應(yīng)。??根據(jù)ＧＳｒｔｎｅｒｆ２６坤莫型

?是，只有很少部分的半導(dǎo)體材料能滿足上述能帶要求，限制了光陽（陰）極材料??的開發(fā)利用。于是，第三種構(gòu)造模式（圖１－４ｃ）出現(xiàn)：選取價帶頂（ＶＢ）低于水??氧化電位（Ｈ２０／０２）的ｎ型半導(dǎo)體作為光陽極，導(dǎo)帶底（ＣＢ）高于水還原電位（Ｈ２／Ｈ２０）??的Ｐ型半導(dǎo)體為光陰極；即可依靠各自的能帶位置“分頭”完成水的分解，這樣??一來極大增加了半導(dǎo)體材料的可選性。??ａ）?———ＳＳ：??ｂ）?ｒ?ＨＥ：?ａ??＊＇！?卜．．?ａｊｉ?Ｉ｜ｓ．??真?＾?＾?ｈ??＾ｒｐ?ｅ－?＾?？?＾?＇ｈｏ??？Ｉ?ｍＭ?－?心ｖ?ｉ?擇■??ｆ々？?：：。?Ｈ，Ｃ??Ｐｈｏｔｏａｉｉｏｄｅ?；?Ｐｂｏｔｏｃａｒｈｏｄｃ??ｅ）?＊ｓ?｜??１：?ｆ：：：：?－?．?＾，．０，＾?｜??＿蒙??Ｐｈｏｔｏａｎｏｄｅ??圖１－４光電化學(xué)池構(gòu)造示意圖［２６】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ＰＥＣ?ｃｅｌｌｓ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ?［２６】．??１．４．１影響光電化學(xué)池的主要因素??光電化學(xué)基本過程是：以ｎ型半導(dǎo)體為例，在光照下，ｎ型半導(dǎo)體與金屬電極??短路連接，光生空穴穿越界面參與氧化反應(yīng)，光生電子則經(jīng)由和半導(dǎo)體材料形成??歐姆接觸的導(dǎo)電基底流向外電路，形成了光電流。對于Ｐ型半導(dǎo)體而言，光生電??子穿越界面參與還原反應(yīng)。??根據(jù)ＧＳｒｔｎｅｒｆ２６坤莫型


本文編號：3091482