能源需求的增加推動(dòng)化石燃料消費(fèi)的增加,雖然化石燃料容易獲取且相對(duì)便宜,但它們的燃燒導(dǎo)致溫室氣體的排放,引發(fā)全球氣候危機(jī)。然而化石燃料并非取之不盡用之不竭的能源,為在剩余能源耗盡前逐步擺脫對(duì)現(xiàn)有石油儲(chǔ)備的依賴,對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)帷⒊毕艿瓤稍偕茉崔D(zhuǎn)換系統(tǒng)的基本理論及應(yīng)用的研究工作的必要性和需求也在大幅增加。自從Fujishima發(fā)表了使用TiO2單晶光電極在紫外光照下裂解水產(chǎn)生氫氣的工作成果后,圍繞半導(dǎo)體TiO2尋求更加高效的光電化學(xué)（PEC）燃料電池體系的研究便廣泛展開。目前,PEC電池廣泛應(yīng)用的主要障礙是在這些器件中使用的光陽(yáng)極材料的光電轉(zhuǎn)換性能低下,本論文的研究目的即是尋求以廉價(jià)的原料和便捷的制備方式構(gòu)建新型光電化學(xué)器件,以期成為傳統(tǒng)光伏太陽(yáng)能收集與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)替代品。本論文的工作內(nèi)容大致可分為四個(gè)部分:（1）以金屬鈦基板為基底使用陽(yáng)極氧化法制備TiO2納米管陣列,并利用氧化石墨烯通過(guò)一步還原法得到經(jīng)石墨烯修飾的TiO2納米管。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,石墨烯片層能夠?qū){米管表面缺陷進(jìn)行有效修飾,在適當(dāng)比例的石墨烯修飾下,復(fù)合樣品光吸收的擴(kuò)展與光生載流子濃度的增加使得樣品表面的反應(yīng)活性大... 

【文章來(lái)源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 科研背景
        1.1.1 可再生能源和Terawatt挑戰(zhàn)
        1.1.2 未來(lái)燃料——?dú)?
    1.2 光解水產(chǎn)氫原理簡(jiǎn)介
        1.2.1 光催化水分解原理
        1.2.2 全水解
        1.2.3 光電化學(xué)電池的材料選擇
        1.2.4 增強(qiáng)光電化學(xué)電池光陽(yáng)極性能的納米結(jié)構(gòu)控制
        1.2.5 光驅(qū)納米結(jié)構(gòu)控制
    1.3 光催化產(chǎn)氫體系
        1.3.1 犧牲劑
        1.3.2 電子媒介體系
    1.4 光催化活性和量子效率
    1.5 助催化劑
    1.6 可見光驅(qū)動(dòng)下的復(fù)合光催化產(chǎn)H_2體系
    1.7 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)
        1.7.1 異質(zhì)結(jié)類型
        1.7.2 半導(dǎo)體種類
    1.8 邁向高效光電化學(xué)系統(tǒng)
        1.8.1 金屬氧化物半導(dǎo)體
        1.8.2 二氧化鈦的結(jié)構(gòu)性質(zhì)
        1.8.3 有序金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)的影響
    1.9 本論文選題及意義
第二章 Ti基TiO_2納米管陣列TNAs及石墨烯修飾的rGO/TNAs的PEC性能研究
    2.1 引言
        2.1.1 簡(jiǎn)介
        2.1.2 納米管合成技術(shù)
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 TNAs/Ti的制備
        2.2.2 氧化石墨烯GO的制備
        2.2.3 rGO/TNAs納米復(fù)合物的制備
        2.2.4 結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 FTO基TiO_2納米棒陣列及窄帶隙半導(dǎo)體Cu_2O修飾的TNRs/FTO的制備與性能表征
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 TNRs/FTO的制備流程
        3.2.2 Cu_2O/TNRs/FTO的制備步驟
        3.2.3 樣品表征與測(cè)試手段
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 GO/TNRs復(fù)合光電極樣品的還原度對(duì)PEC性能影響的研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備
    4.3 樣品性能與表征手段
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    4.5 本章小結(jié)
第五章 石墨烯橋接的Cu_2O/rGO/TNRs及犧牲劑的“空間位阻”效應(yīng)對(duì)光催化產(chǎn)氫的影響
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)制備與表征方法
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 樣品表征及性能測(cè)試方法
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的文章
致謝



本文編號(hào)：3438063