能源需求的增加推動化石燃料消費的增加,雖然化石燃料容易獲取且相對便宜,但它們的燃燒導致溫室氣體的排放,引發(fā)全球氣候危機。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現(xiàn)有石油儲備的依賴,對太陽能、風能、地熱、潮汐能等可再生能源轉換系統(tǒng)的基本理論及應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生氫氣的工作成果后,圍繞半導體TiO2尋求更加高效的光電化學（PEC）燃料電池體系的研究便廣泛展開。目前,PEC電池廣泛應用的主要障礙是在這些器件中使用的光陽極材料的光電轉換性能低下,本論文的研究目的即是尋求以廉價的原料和便捷的制備方式構建新型光電化學器件,以期成為傳統(tǒng)光伏太陽能收集與轉換系統(tǒng)的經濟替代品。本論文的工作內容大致可分為四個部分:（1）以金屬鈦基板為基底使用陽極氧化法制備TiO2納米管陣列,并利用氧化石墨烯通過一步還原法得到經石墨烯修飾的TiO2納米管。實驗結果顯示,石墨烯片層能夠對納米管表面缺陷進行有效修飾,在適當比例的石墨烯修飾下,復合樣品光吸收的擴展與光生載流子濃度的增加使得樣品表面的反應活性大... 

【文章來源】：武漢大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：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 未來燃料——氫
    1.2 光解水產氫原理簡介
        1.2.1 光催化水分解原理
        1.2.2 全水解
        1.2.3 光電化學電池的材料選擇
        1.2.4 增強光電化學電池光陽極性能的納米結構控制
        1.2.5 光驅納米結構控制
    1.3 光催化產氫體系
        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 可見光驅動下的復合光催化產H_2體系
    1.7 半導體異質結結構
        1.7.1 異質結類型
        1.7.2 半導體種類
    1.8 邁向高效光電化學系統(tǒng)
        1.8.1 金屬氧化物半導體
        1.8.2 二氧化鈦的結構性質
        1.8.3 有序金屬氧化物納米結構的影響
    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 簡介
        2.1.2 納米管合成技術
    2.2 實驗部分
        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納米復合物的制備
        2.2.4 結構表征與性能測試
    2.3 實驗結果與討論
    2.4 本章小結
第三章 FTO基TiO_2納米棒陣列及窄帶隙半導體Cu_2O修飾的TNRs/FTO的制備與性能表征
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        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 樣品表征與測試手段
    3.3 實驗結果及討論
    3.4 本章小結
第四章 GO/TNRs復合光電極樣品的還原度對PEC性能影響的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗樣品制備
    4.3 樣品性能與表征手段
    4.4 實驗結果與討論
    4.5 本章小結
第五章 石墨烯橋接的Cu_2O/rGO/TNRs及犧牲劑的“空間位阻”效應對光催化產氫的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗制備與表征方法
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 樣品表征及性能測試方法
    5.3 實驗結果與討論
    5.4 本章小結
第六章 全文總結與展望
參考文獻
攻讀博士期間發(fā)表的文章
致謝



本文編號：3438063