光電化學(xué)（PEC）水分解是指將具有光活性的半導(dǎo)體材料作為光電極,在外加電壓的輔助下,利用太陽光將水分解成氫氣和氧氣的過程。因其具有清潔、可再生的特點(diǎn),PEC水分解被認(rèn)為是綠色產(chǎn)氫的一大重要途徑。為了提高PEC水分解的效率,人們致力于尋找更加合適的光電極材料或?qū)F(xiàn)有的材料進(jìn)行改性優(yōu)化。氧化鎢（WO3）是制作光陽極的典型材料。但是較寬的帶隙和表面緩慢的析氧動(dòng)力學(xué)限制了 WO3光陽極的PEC水分解效率。為解決WO3的這些問題,本論文分別從構(gòu)建異質(zhì)結(jié)和表面修飾兩個(gè)方面對(duì)WO3光陽極進(jìn)行了優(yōu)化。我們?cè)O(shè)計(jì)并制備了 WO3/Bi2S3、WO3/CdIn2S4和WO3/NiFe層狀雙氫氧化物（WO3/NiFe-LDH）三種復(fù)合光陽極,詳細(xì)研究了光陽極的PEC性能以及工作機(jī)制,具體的研究?jī)?nèi)容如下:（1）WO3/Bi2S3:利用水熱法合成片狀WO3陣列,使用連續(xù)離子吸附與反應(yīng)法在WO3表面制備Bi2S3種子層,之后通過化學(xué)浴沉積在WO3陣列上生長(zhǎng)Bi2S3納米棒。經(jīng)測(cè)試,有種子層輔助生長(zhǎng)的WO3/Bi2S3復(fù)合光陽極在電壓為0.9 V vs.RHE處的光電流密度達(dá)到了 5.95 mA cm-2,分別是純W... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１．不同樣品的ＳＥＭ圖：（ａ）?ＷＯ＿，平面；（ｂ）?Ｗ０３截面；（ｃ）不含種子層的＼Ｖ〇３／Ｂｉ２Ｓ３??平面；（ｄ）Ｗ０３／Ｂｉ２Ｓ；種子層平面；（ｅ）含種子層的Ｗ０３／Ｂｉ２Ｓ３平面；（ｆ）含種子層的＼Ｖ０３／Ｂｉ２Ｓ３??截面??

基于氧化鎢的高效光電化學(xué)光陽極的制備及性能研究?第二章ＷＯ，／Ｂｉ，Ｓ３異質(zhì)結(jié)光陽極的ＰＥＣ性能研宂??麵畫??＿獲＿．??〇Ｔ＾Ｅ９Ｅ＾＾Ｅ＾Ｑ＾ＳＱｕ＾＾＾ｌＨｉＨｌＨｉＨＩ＾＾Ｓ３ｌ??邏漏＿??ｊ＾＾＾＾２ｉｉｉＬＡｊＵＬ￡Ｃｉｊ］＾￡Ｓ＾ｉ＾＾ｉ５＾ｌｉｌＨＨＨＩＨＩＥ￡ｔｉＺ３ｉ?Ｑ２ＩＥＸｎｉ２ＥＩ３Ｉｕ２＾Ｅ２３ｉｉ３�。椋欤荩欤欤椋龋恚恚眩玻常�?ＱＱＩＩｉＥ￥２ＥｉＺ２ｎ２２２ｉ］Ｅ２�。玻龋龋龋恚蓿蓿欤牛牛椋玻担�??圖２－２？有種子層的樣品在ＣＢＤ不同時(shí)間時(shí)的ＳＥＭ圖：（ａ）?４ｈ，（ｂ）?８ｈ，（ｃ）?１２ｈ，?（ｄ）??１６?ｈ，?（ｅ）?２（１?ｈ，?（ｆ）?２４?ｈ；沒有種子層的樣品在ＣＢＤ不同時(shí)間時(shí)的ＳＥ＼１圖：（ｇ）?４?ｈ，?（ｈ）?８?ｈ，??Ｃｉ）?１２?ｈ，?（ｊ）?１６?ｈ，?Ｃｋ）?２０?ｈ，?（Ｉ）?２４?ｈ??不同ＣＢＤ反應(yīng)時(shí)間（４，８，１２，１６，２０和２４ｈ）制備的Ｗ０３／Ｂｉ２Ｓ３復(fù)合薄膜的??形貌如圖２－２所示。當(dāng)沒有種子層時(shí)，生長(zhǎng)出的Ｂｉ２Ｓ３納米棒的長(zhǎng)度和直徑隨時(shí)間增??加而增加。當(dāng)沉積時(shí)間增加至２４?ｈ時(shí)，己經(jīng)有大量的ＢｂＳ３納米棒生長(zhǎng)在片狀Ｗ０３陣??列上，但是仍然有部分裸露的Ｗ０３存在。對(duì)此相對(duì)的是有種子層輔助生長(zhǎng)的樣品。??可以看出，反應(yīng)時(shí)間為４?ｈ時(shí)，片狀Ｗ０３陣列上僅僅只形成／一層納米顆粒，并沒??１５??

基于氧化鎢的高效光電化學(xué)光陽極的制備及性能研究?第二章ＷＣＶＢｉＡ異質(zhì)結(jié)光陽極的ＰＥＣ性能研究??圖２－６．?（ａ）?＼Ｖ０３／Ｂｉ２Ｓ３的ＴＥＭ圖像；（ｂ）左圖虛線區(qū)域?qū)?yīng)的ＨＲＴＥ１Ｖ１圖像，插圖是圖??中虛線區(qū)域?qū)?yīng)的ＦＦＴ??圖２－６ａ中展示／?Ｗ０３／Ｂｉ２Ｓ３復(fù)合樣品的ＴＥＭ圖像。從圖中可以看出，片狀Ｗ０３??周圍包覆著Ｂｉ２Ｓ３納米棒。Ｂｉ２Ｓ３納米棒的長(zhǎng)度在１００到２００?ｎｍ之間，直徑在１０到??５０?ｎｍ之間，與之前ＳＥＭ圖像中的結(jié)果一致。圖２－６ｂ是２－６ａ中虛線框區(qū)域的高分辨??ＴＥＭ?（ＨＲＴＥＭ）圖像，從中我們可以看到明顯的晶格條紋，說明樣品具Ｗ較好的結(jié)??晶性。其屮間距為０．２６?ｎｍ的晶格條紋屬于單斜”０３的（２０２）面。而間距為０．３５和??０．２８ｎｍ的晶格條紋分別代表了正交Ｂｉ２Ｓ３的（３１０）和（２２１）面，與ＸＲＤ的結(jié)果一??致。圖２－６ｂ屮的插圖顯示的是虛線Ｒ域?qū)?yīng)的快速傅里葉變換（ＦＦＴ）圖像，從屮測(cè)??得的晶面間距與ＨＲＴＥＭ的結(jié)果？致。??圖２－７屮展示ｆ納米片與納米棒界面附近的元素分布圖，可以看出Ｗ和Ｏ兒素??＇Ｋ要分布／上納米片區(qū)域，而Ｂｉ和Ｓ元素同時(shí)存在于納米片和納米棒區(qū)域。這個(gè)結(jié)果??證明了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是由＼￥０３納米片和Ｂｉ２Ｓ３納米棒組成的。納米片區(qū)域出現(xiàn)Ｂｉ和Ｓ??元素是由尸Ｗ０３納米片上存在Ｂｉ２Ｓ３種子層。??１９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水滑石納米片陣列/多孔BiVO4復(fù)合光陽極用于高效光電催化分解水（英文）[J]. 黃義,于一夫,信雅妮,孟楠楠,余玉,張兵.  Science China Materials. 2017(03)
[2]具有優(yōu)異光電化學(xué)性能的三維p-CuO/n-ZnO異質(zhì)結(jié)光陰極材料（英文）[J]. 武芳麗,曹風(fēng)人,劉瓊,盧豪,李亮.  Science China Materials. 2016(10)



本文編號(hào)：3256976