近年來(lái),采用半導(dǎo)體光電化學(xué)分解水將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能的方法被認(rèn)為是解決當(dāng)前能源問(wèn)題最理想的途徑之一,引起了廣泛關(guān)注。因此,開(kāi)發(fā)穩(wěn)定、高效的半導(dǎo)體光電催化材料是太陽(yáng)能制氫技術(shù)的關(guān)鍵。在眾多半導(dǎo)體材料中,釩酸鉍（BiVO₄）因其帶隙�。�2.4 eV）、帶邊緣位置合適、理論光電流密度大等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。然而,由于BiVO₄在光電化學(xué)水分解過(guò)程中電子-空穴復(fù)合嚴(yán)重、水氧化動(dòng)力學(xué)緩慢,導(dǎo)致其光電轉(zhuǎn)換效率低下,實(shí)際水分解能力遠(yuǎn)小于理論值,從而限制了其廣泛應(yīng)用。針對(duì)上述問(wèn)題,本論文通過(guò)摻雜、修飾和表面離子調(diào)控等手段對(duì)BiVO₄光陽(yáng)極進(jìn)行改性,極大地提高了其光電化學(xué)分解水的性能。本論文主要開(kāi)展了如下研究工作:本論文第一部分工作中,以過(guò)渡金屬（Fe,Co,Ni）離子為摻雜劑,采用一步煅燒法利用摻雜離子部分取代BiVO₄光陽(yáng)極中的Bi位點(diǎn),極大地提高了BiVO₄光陽(yáng)極體相的電子-空穴分離效率。同時(shí),摻雜過(guò)程中表面原位形成的羥基氧化物層也提高了BiVO₄光陽(yáng)極的表面電荷分離效率。... 

【文章頁(yè)數(shù)】：109 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光電化學(xué)分解水概述
        1.2.1 太陽(yáng)能水分解簡(jiǎn)介
        1.2.2 半導(dǎo)體光電化學(xué)(PEC)水分解基本原理
        1.2.3 常見(jiàn)光陽(yáng)極材料研究現(xiàn)狀
    1.3 BiVO_4光陽(yáng)極研究進(jìn)展
        1.3.1 BiVO_4光陽(yáng)極晶體結(jié)構(gòu)與性能
        1.3.2 BiVO_4光陽(yáng)極制備方法
        1.3.3 BiVO_4光陽(yáng)極性能提升策略
    1.4 本論文的選題意義及研究?jī)?nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 過(guò)渡金屬梯度摻雜提升BiVO_4光陽(yáng)極太陽(yáng)能水氧化性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.3 材料的制備
        2.3.1 導(dǎo)電玻璃(FTO)的預(yù)處理
        2.3.2 BiVO_4光陽(yáng)極的制備
        2.3.3 Co:BiVO_4、Fe:BiVO_4、Ni:BiVO_4 光陽(yáng)極的制備
        2.3.4 BiVO_4/FeOOH、BiVO_4/CoOOH、BiVO_4/NiOOH對(duì)比樣品的制備
    2.4 材料的表征與測(cè)試
        2.4.1 材料的表征
        2.4.2 光電化學(xué)測(cè)試
    2.5 結(jié)果與討論
        2.5.1 摻雜型BiVO_4基光陽(yáng)極的合成過(guò)程
        2.5.2 摻雜型BiVO_4基光陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)組成
        2.5.3 摻雜型BiVO_4基光陽(yáng)極的形貌特征
        2.5.4 摻雜型BiVO_4基光陽(yáng)極的表面元素價(jià)態(tài)
        2.5.5 摻雜型BiVO_4基光陽(yáng)極的光吸收特性
        2.5.6 摻雜型BiVO_4基光陽(yáng)極的光電催化活性
        2.5.7 摻雜型BiVO_4基光陽(yáng)極的催化機(jī)理研究
    2.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 自愈合Co(CO_3)_xOH_y助催化劑修飾提升BiVO_4光陽(yáng)極太陽(yáng)能水氧化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    3.3 材料的制備
        3.3.1 BiVO_4光陽(yáng)極的制備
        3.3.2 BiVO_4/Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的制備
        3.3.3 對(duì)比樣品的制備
    3.4 材料的表征與測(cè)試
        3.4.1 材料的表征
        3.4.2 光電化學(xué)測(cè)試
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 BiVO_4/Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的合成過(guò)程
        3.5.2 BiVO_4/Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)組成
        3.5.3 BiVO_4/Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的形貌特征
        3.5.4 BiVO_4/Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的表面元素價(jià)態(tài)
        3.5.5 BiVO_4/Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的光電催化活性
        3.5.6 BiVO_4/Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的穩(wěn)定性研究
    3.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 氟離子“激活”助催化劑提升BiVO_4光陽(yáng)極太陽(yáng)能水氧化性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    4.3 材料的制備
        4.3.1 BiVO_4光陽(yáng)極的制備
        4.3.2 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的制備
        4.3.3 對(duì)比樣品的制備
    4.4 材料的表征與測(cè)試
        4.4.1 材料的表征
        4.4.2 光電化學(xué)測(cè)試
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的合成過(guò)程
        4.5.2 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)組成
        4.5.3 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的形貌特征
        4.5.4 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的表面元素價(jià)態(tài)
        4.5.5 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的取代位點(diǎn)分析
        4.5.6 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的光電催化活性
        4.5.7 BiVO_4/F:Co(CO_3)_xOH_y光陽(yáng)極的穩(wěn)定性研究
    4.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
致謝
碩士期間論文發(fā)表情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]High performance columnar-like Fe2O3@carbon composite anode via yolk@shell structural design[J]. Zhiming Zheng,Pei Li,Jason Huang,Haodong Liu,Yi Zao,Zhongli Hu,Li Zhang,Huixin Chen,Ming-Sheng Wang,Dong-Liang Peng,Qiaobao Zhang.  Journal of Energy Chemistry. 2020(02)
[2]BiVO4 Photoanode with Exposed（040） Facets for Enhanced Photoelectrochemical Performance[J]. Ligang Xia,Jinhua Li,Jing Bai,Linsen Li,Shuai Chen,Baoxue Zhou.  Nano-Micro Letters. 2018(01)
[3]水滑石納米片陣列/多孔BiVO4復(fù)合光陽(yáng)極用于高效光電催化分解水（英文）[J]. 黃義,于一夫,信雅妮,孟楠楠,余玉,張兵.  Science China Materials. 2017(03)



本文編號(hào)：3728149