隨著能源與環(huán)境問題日益突出,光解水制氫技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。由于具有成本低廉、化學穩(wěn)定性好、無毒等優(yōu)點,TiO被認為是一種非常有前景的光電極材料,然而光吸收率和電子遷移率低等問題依然嚴重限制著TiO2的進一步應(yīng)用。本文在實現(xiàn)Si納米線陣列可控制備的基礎(chǔ)上,結(jié)合TiO2納米棒性能調(diào)控方式,系統(tǒng)研究了Si/TiO2納米異質(zhì)復合結(jié)構(gòu)的制備與性能調(diào)控,以及他們在光解水制氫中的應(yīng)用,主要工作包括：一、研究金屬輔助化學刻蝕工藝,揭示了刻蝕反應(yīng)機理,實現(xiàn)了硅納米線陣列的可控制備。以硅片表面自組裝形成的單層納米球陣列作為刻蝕掩膜,以等離子體刻蝕控制納米球直徑,進而通過金屬輔助化學刻蝕,實現(xiàn)了硅納米線陣列的可控制備,所得硅納米線具有垂直度高、側(cè)壁光滑等特點,深寬比超過80：1,并利用兩步刻蝕實現(xiàn)了雙層硅納米線制備。進一步引入納米壓印,以壓印膠圖形作為刻蝕掩膜,利用Bosch工藝實現(xiàn)深硅刻蝕,制備得到了大面積（2.5cm×2.5cm）的硅納米線陣列。二、研究了TiO2納米棒的制備與摻錫、氫化及Ir02納米顆粒修飾：（1）針對TiO2電子遷移率低的問題,在反應(yīng)溶液中加入SnCl4實現(xiàn)了TiO2納米棒的Sn摻雜... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１能源消費的統(tǒng)計與預(yù)測：各種燃料的消費量與各種能源消費的占比

環(huán)境邁出重要一步。??近十余年來，氨能源逐漸受到各界的廣泛重視。世界各國都投入大量的人力和??財力開發(fā)氨能源。其中美國能源部于２００３年提出了?＂氨能經(jīng)濟＂的構(gòu)想（圖１－２），并??斥資１２億美元資助氨能研究計劃（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?Ｐｏｓｔｕｒｅ?Ｐｌａｎ），致力于發(fā)展氨燃料電池車??輛及氨能基礎(chǔ)供應(yīng)設(shè)施。日本經(jīng)濟貿(mào)易及工業(yè)部則發(fā)起了?＂日本氨能及燃料電池示??范計劃＂（Ｊａｐａｎ?Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ａｎｄ?Ｒｉｅｌ?Ｃｅｌｌ?Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ?Ｐｒｏｊｅｃｔ，?ＪＨＦＣ）項目。冰島于?１９９９??年在其首都雷克雅未克啟動了?＂生態(tài)城市交通系統(tǒng)＂（Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ?Ｃｋｙ?Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?Ｓｙｓｔｅｍ，??ＥＣＴＯＳ州劃，其總體目標是在２０３０年左右，冰島全境實現(xiàn)Ｗ氨能替代傳統(tǒng)燃料。??的？四??圖１－２?＂氨能經(jīng)濟＂構(gòu)想示意圖。??２??

極之上接受光照，目前的相關(guān)研究主要集中于光陽極部分，金屬對電極（如Ｐｔ）作為??光陰極，兩個電極么間通過導線連接并可Ｗ從外部施加偏壓，由于偏壓在某種程度??上可彌補能帶匹配方面的問題，因而光電化學體系更具有可控性。圖１－３為光電化??學體系光解水制氨原理示意圖。??光解水制氨反應(yīng)原理主要包括Ｗ下幾個過程：（１）當吸收的光子的能量大于半導??體的禁帶寬度的時候，價帶中的電子就會被激發(fā)進入導帶并在價帶中產(chǎn)生＾個空穴，??即形成電子空穴對，部分電子空穴對有可能化現(xiàn)復合，造成能量損耗：（２）由于材料??間能帶彎曲的影響Ｗ及外部施加偏壓的作用，電子會轉(zhuǎn)移到對電極表面，而空穴傳??３??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]Si/ZnO微納分級光陽極結(jié)構(gòu)制備工藝研究[D]. 盛文軍.華中科技大學 2014
[2]新型光催化材料的形貌調(diào)控及其光解水制氫性能研究[D]. 郭思瑤.華中科技大學 2014
[3]石墨烯/二氧化鈦雜化材料的制備及其催化的光解水制氫[D]. 裴福云.鄭州大學 2013
[4]硅納米線電、磁和熱性能研究及應(yīng)用[D]. 王志亮.華東師范大學 2012
[5]光子晶體用SiO2/Ag/SiO2核殼結(jié)構(gòu)亞微米微球制備與性能研究及其自組裝[D]. 祝名偉.浙江大學 2005

碩士論文
[1]二氧化硅微球的制備及其自組裝行為研究[D]. 賴林.中國海洋大學 2010



本文編號：3530296