日益增長(zhǎng)的能源需求、傳統(tǒng)化石能源的短缺及嚴(yán)重的空氣污染問題,共同激勵(lì)著研究者們尋找可持續(xù)的、可再生的、有效的綠色能源和能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。氫能具有可循環(huán)利用和零污染排放的優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是綠色能源的理想形式。近幾十年來,電、光電催化分解水制氫技術(shù)取得了飛速的發(fā)展和很大的進(jìn)步。本文以設(shè)計(jì)合成高效的電、光電催化材料為出發(fā)點(diǎn),研究了幾種鐵基納米結(jié)構(gòu)和硒化鎳催化劑的合成及其相結(jié)構(gòu)、形貌與性能調(diào)控的新途徑,并探索了它們的光電、電催化分解水性能。主要的研究工作如下:1.以無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化的硫化鐵-二乙烯三胺二維納米片為前驅(qū)物,發(fā)展了一種簡(jiǎn)便的、高效的、二乙烯三胺輔助的化學(xué)轉(zhuǎn)化策略,合成了十二面體α-Fe₂O₃納米晶。研究表明,二乙烯三胺對(duì)形成α-Fe₂O₃十二面體納米結(jié)構(gòu)起到了重要的作用。這種α-Fe₂O₃的十二面體結(jié)構(gòu)具有很好的結(jié)晶性,能夠提供具有較高光催化活性的{110}晶面。其在可見光照射下,1.0 M KOH溶液中,1.600 V vs.RHE電位下產(chǎn)生的光電流（3.06... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體的能級(jí)示意圖

鈦礦光伏器件和電解池相連接的復(fù)合光電催化分解水裝置的置示意圖；（b）能級(jí)示意圖[6]1-3 Combination of the perovskite tandem cell with electrodes g: (a) Schematic diagram of the water-splitting device; (b) A genergy schematic of the perovskite tandem cell for water splittin

應(yīng)的吉布斯自由能（△G）約為+237 kJ mol-1。相應(yīng)的 ΔEθ= 1不會(huì)自發(fā)進(jìn)行，必須由外部提供足夠的能量才能使水解反應(yīng)產(chǎn)氧。而在光電催化分解水系統(tǒng)中，水解反應(yīng)所需要的能量吸收的太陽(yáng)光的能量和外部電源共同提供的。的條件下完全不需要外部電源的作用，完全利用半導(dǎo)體材料分解水產(chǎn)氫和產(chǎn)氧。在這種理想的情況下，對(duì)半導(dǎo)體材料的，需要匹配的帶隙和能級(jí)位置，如圖 1-4 所示[7]。從理論上來的禁帶寬度要大于1.23 eV，而入射光源的能量至少要大于帶隙發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生光生電子和空穴；另一方面，能級(jí)位置也要和匹配，具體來說，如圖 1-4 所示，對(duì)于催化產(chǎn)氫半反應(yīng)，需要 H+/H2（0.00 V vs. NHE）的電位更負(fù)，而對(duì)于催化產(chǎn)氧半反的價(jià)帶頂比 O2/H2O（1.23 V vs. NHE）的電位更正。在能帶結(jié)位置越低（電位越正），則表示其氧化能力越強(qiáng)，而導(dǎo)帶底的負(fù)），則表示其還原能力越強(qiáng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于有機(jī)-無(wú)機(jī)混合物制備的鉬系納米材料及其電催化析氫性能研究（英文）[J]. 楊勇,徐曉斌,王訓(xùn).  Science China Materials. 2015(10)



本文編號(hào)：3347236