氫能是一種具有高燃燒值、綠色環(huán)保的清潔能源,被認為是解決能源和環(huán)境問題的最理想的替代能源之一�；诎雽�(dǎo)體納米材料的光電化學分解水制氫技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢,成為人類獲取氫能的最理想途徑之一。其中,氧化鐵是一種極具前景的光催化材料,近些年來被廣泛研究。然而,氧化鐵的導(dǎo)帶位置太低不能直接還原水產(chǎn)氫,往往需要通過施加外部偏壓來實現(xiàn)同時釋放氧氣和氫氣,這大大限制了其在實際生活中的應(yīng)用。摩擦納米發(fā)電機可以很好地收集生活中各種類型的機械能并輸出電能,通過一些簡單的電路變換可以輕易地獲得氧化鐵光電分解水所需的偏壓條件�？紤]到這些,本論文將摩擦納米發(fā)電機與氧化鐵光電分解水系統(tǒng)結(jié)合起來,旨在不需要連接外部電源實現(xiàn)光電分解水制氫,具體研究工作如下:（1）構(gòu)建了摩擦納米發(fā)電機驅(qū)動鈦修飾氧化鐵光陽極光電分解水制氫的系統(tǒng),并成功地實現(xiàn)了全解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧。摩擦納米發(fā)電機提供的外部偏壓使得氧化鐵克服了由于導(dǎo)帶位置不合適而不能完全光電分解水制氫的缺點。實驗結(jié)果表明,在65 rpm的相對較低轉(zhuǎn)速下,與不加光時幾乎為零的電流相比,光照條件下峰值電流顯著增加到0.12 mA。隨著轉(zhuǎn)速增加到120 rpm及以上,不加光時的峰值電流... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

圖１．１?（ａ）基于ａ－Ｆｅ２０３半導(dǎo)體材料光電分解水制氫的基本原理示意圖｜Ｉ８Ｉ；??（ｂ）光電分解水制氫過程的步驟示意圖１１９１??

第一章?摩擦納米發(fā)電機驅(qū)動氧化鐵光電分解水制ａ系統(tǒng)的研究??〇??Ｈｅａｔｉｎｇ??Ｉ?—ｊ—｜——??Ｅｘｈａｕｓｔ??Ｆｉｌｍ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?一？＾、??Ｉ?Ｉ．里??Ａ?？Ｔ?＾?拿??＆；?｜Ｓ?，ｖ．￣?２ｖ，?．＾＾ｆ＝ｒｙ?７ｒ／ｙ?－ｉｔ．－?ＩＩ??．．－?，？，．ｖ．?．－．?＞，?Ａ?ｘｓｔ＾ｙ＜＜＾＞ｓｔｓｘＭ＾ｉ＾ｓｉ＞ｔｍｉｍａｍｍｔｍ？ＫｎＢｍ，?／?：．??ｕ?ｙ??Ｇａｓ?ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ?ｉｒ＼ｌｅｔ??圖１．２化學氣相沉積法裝置示意圖［２１］??Ｋａｙ等利用ＡＰＣＶＤ的方法以五羰基鐵為鐵源，正硅酸四乙酷為硅源成功地??在ＦＴＯ玻璃上沉積了一層樹突結(jié)構(gòu)的ａ－Ｆｅ２０３光電極，光電性能測試顯示其在１．２３??Ｖ?ＲＨＥ時電流密度達２．３?ｍＡ／ｃｍ２【２２１。??（２）水熱合成法（Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ）??對于大部分過渡金屬氧化物的合成，水熱法是最為普遍的“一鍋煮”的合成??技術(shù)之一。水熱反應(yīng)可以保持金屬氧化物基材料結(jié)晶的完整程度而且有利于制備??不同形貌的材料。水熱反應(yīng)的溫度普遍要高于１００Ｔ，在密封的水熱釜中壓力會??自動上升，形成高溫高壓的反應(yīng)環(huán)境�？傮w來說，水熱反應(yīng)就是將所需的反應(yīng)物??分散均勻后，置于水熱釜中，經(jīng)過加熱形成金屬氧化物的前軀體，溶劑在高溫高??壓下使產(chǎn)物溶解并再度結(jié)晶的過程。此外，除了反應(yīng)溫度外，溶劑的用量、反應(yīng)??時間、鹽的溶解性對最終產(chǎn)物的形貌也有較大的影響。水熱反應(yīng)可以避免使用有??毒有害的催化劑，同時可以可控合成高度分散的粒子，且所得的產(chǎn)物純凈度很高。??通過合理控制反應(yīng)條件，例如溫度、時間、ｐＨ值以及前軀

摩擦納米發(fā)電機驅(qū)動氧化鐵光電分解水制ａ系統(tǒng)的研究?第一章??原子膜的形式進行層層沉積，原子膜的層之間發(fā)生的反應(yīng)相關(guān)聯(lián)。因此該方法較??其他方法的最大優(yōu)點在ｒ可對薄膜厚度進行精準的控制。??圖１．３為原子層沉積法的示意圖具體過程如下：⑴基底材料的表面自身??是官能化的或者通過相關(guān)處理使其官能化備用；（ｎ）將反應(yīng)物Ａ充入腔室內(nèi)，使其??吸附在基底材料的表面汴充分反應(yīng)；（Ｈｉ）利用惰性氣體將反應(yīng)結(jié)束后的過量反應(yīng)物??Ａ以及一些副產(chǎn)物帶出；（ｉｖ）將反應(yīng)物Ｂ緊接著充入腔體內(nèi)，使其與反應(yīng)后的基??底表面進一步反應(yīng)；（ｖ）利用惰性氣體將過量的反應(yīng)物Ｂ以及副產(chǎn)物吹出；（ｖｉ）重??復(fù)ｉ－ｖ的過程并設(shè)置循環(huán)次數(shù)直至達到所需厚度的樣品。??⑷?＜ｂ＞?？?＜ｃ＞?＾ａ?．??＊?，?？?．?ｖ：：?＊?？?＊?＊??％?ｉ?＊??ｗｗｗｗｗｍｗ?Ｃ－－?？??⑷?’?（ｅ）、？、?（ｆ）?ｏ??、Ｚ，：？?ｍｍｍｍｍｎ??＊?？？？？，．?Ｈｈｈｈ??ｎ?ｉ?ｉ?＿?幽＿＿咖“?ｍｍｍｍｍ??Ｌｒｅｍｄ：??＿?Ｐｒｅｃｕｒｊｏｆ?Ａ?■?Ｐ，：ｃｗ？ｏｒ?Ｂ?內(nèi)?Ｒｍｃ：ｉ＜ｍｉ?Ｂｙ－Ｐｒｏｄｕｃｔ?？?ＩｎｅｒｔＣｘｎｅｒ?Ｇａ＊??圖１．３原子層沉積過程的步驟示意圖１２４１??Ｌｉｎ等人運用ＡＬＤ方法成功地制備了?Ｍｇ摻雜的ｕ－Ｆｅ２０３納米材料，并控制??不同條件最終得到了具有ｐ－ｎ結(jié)的復(fù)合光電極材料，其內(nèi)建電場有效地促進了光??屮電荷的遷移并提高了氧化鐵的光電性能，更重要的是復(fù)合光屯極起始電壓相比??空白樣降低了？２００ｍＶｌ２－＼??（４）超聲噴霧熱解法（ＵＳＰ）??噴霧熱解法首先配制所需

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氫氣的生產(chǎn)方法綜述[J]. 鄭秋艷,王少波,李紹波,李本東,王占衛(wèi).  低溫與特氣. 2009(06)
[2]交流阻抗譜的表示及應(yīng)用[J]. 崔曉莉,江志裕.  上海師范大學學報(自然科學版). 2001(04)



本文編號：3353368