化石燃料是不可再生能源。由于大量使用,地球上的化石燃料資源日漸枯竭。另外,化石燃料的燃燒造成環(huán)境污染、生態(tài)惡化和氣候變化等嚴(yán)重的世界性問題。這些現(xiàn)狀迫切要求我們尋找清潔環(huán)�？裳h(huán)的新能源,其中用太陽能分解水制取氫氣成為眾多研究中的重點。首先,太陽能和水資源作為生產(chǎn)氫氣的原料,都是無害且可持續(xù)的。其次,太陽能轉(zhuǎn)換成氫能理論上幾乎可以不受地域、環(huán)境和原材料的影響。再者,制出的產(chǎn)物氫氣熱值高,易于存儲和運輸,燃燒產(chǎn)物為水,對環(huán)境無污染,是一種理想的新能源。因為水溶液中的H+和OH-無法自行進行得失電子,所以從太陽輻射到地球表面的光不能直接將水分解。我們需要借助半導(dǎo)體光電極來實現(xiàn)光分解水,而電極的質(zhì)量決定了光分解水制取氫氣能力的高低。決定因素是:效率、穩(wěn)定性和成本。半導(dǎo)體Si在太陽能電池領(lǐng)域高效、低成本等諸多優(yōu)勢,本論文的工作重點是通過Si半導(dǎo)體結(jié)合合適的催化劑和鈍化保護層來制備高效穩(wěn)定的硅光解水光陰極。（1）分別對硅片前后界面和催化劑進行優(yōu)化,再結(jié)合Ti O₂鈍化薄膜的保護,來實現(xiàn)硅光解水光陰極高效穩(wěn)定的目標(biāo)。硅片的優(yōu)化是在前表面具有金字塔陷光微結(jié)構(gòu),前后表面分別摻雜磷... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

利用太陽能分解水制氫氣的簡單模型

自 1972 年日本學(xué)者 Honda 等人在 n 型 TiO2半導(dǎo)體光電水制氫后[2]（模型如圖 1-2 所示），用于光解水制氫的半導(dǎo)體比如，光陽極：WO3，F(xiàn)e2O3，TiO2，BiVO4和 Ta2O5等，光陰極h 摻雜 SrTiO3等。Walter 等人和 Chen 等人分別在 Chemical Rev類光電極材料進行了詳細(xì)的描述和評論[3,4]。目前，金屬氧化。金屬氧化物優(yōu)點是比較穩(wěn)定，但帶隙普遍較寬，可見光利用動力來支持光解水制氫的進行。相比之下，Si 和 III-VI 族半導(dǎo)換和電荷傳輸性能較為突出，是重要的光伏和電子材料，在光的制備中同樣擁有巨大潛力。其中 Si 最為常見，資源豐富，對成熟，能帶位置和帶隙都非常適合光分解水光陰極的制備。，Si 本身的導(dǎo)帶位置比 H+/H2的氧化還原電位更負(fù)，它與氧化還原電位更正的其它光陽極結(jié)合，可以形成無需外電壓的光學(xué) Si 光陰極值得深入研究。

圖 1-3 半導(dǎo)體光催化制氫反應(yīng)過程示意圖催化分解水的過程能夠高效的進行，我們必須關(guān)注以下幾個，主要包括能帶匹配性和穩(wěn)定性兩個方面。能帶寬度決定了光的難易，而穩(wěn)定性決定了電極的使用壽命以及制氫時長�？梢允指纳茦悠返姆�(wěn)定性。(2) 助催化劑的使用，助催化劑可以降導(dǎo)體與電解液之間過電勢過高，在分解水的過程中無法提供足已研究過的助催化劑中，分為貴金屬和非貴金屬催化劑，普遍性能較高。貴金屬助催化劑主要分為兩類，低過電勢金屬和中屬如 Pt、Au 和 Pd 等為低過電勢金屬，催化活性最高[7,8]。中 Ni 的活性次之[9,10]。貴金屬的催化活性較高但成本也較高低成本的催化劑也是我們的工作重點。(3) 電極中電子空穴穴對的復(fù)合致使光生載流子的大量流失，大大降低了光電極的


本文編號：3297439