近年來光電化學(xué)技術(shù)快速發(fā)展,其中,太陽能電池驅(qū)動的光電化學(xué)池分解水可在無需外接電源的條件下實現(xiàn)太陽能到氫能的轉(zhuǎn)化,是光電化學(xué)技術(shù)未來發(fā)展的趨勢。高效穩(wěn)定的碳基鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)和具有低成本、無毒、高穩(wěn)定性、合適的帶隙(2.4 eV)與帶邊位置等優(yōu)點的釩酸鉍(BiVO4)可分別作為驅(qū)動電池和光陽極材料應(yīng)用于光電化學(xué)池中。但受載流子擴散距離短、電荷分離效率差的限制,BiVO4光陽極的實際光電流密度值遠低于理論最高值。為此,在本論文中,設(shè)計并制備了兩種以BiVO4為基底的光陽極,分別通過共摻雜、負(fù)載產(chǎn)氧助催化劑兩種策略來提升BiVO4光陽極的性能,將制備的其中一種光陽極與穩(wěn)定的碳基PSC串聯(lián)集成光電化學(xué)池,實現(xiàn)碳基鈣鈦礦太陽能電池驅(qū)動的釩酸鉍基光電化學(xué)池分解水制氫。具體研究進展如下:(1)通過金屬-有機分解法旋涂制備了一種鈷鉬共摻雜釩酸鉍光陽極(Co,Mo:BiV04),利用鈷鉬共摻雜的協(xié)同作用提升了 BiVO4光陽極的光電轉(zhuǎn)化效率、電荷分離效率和電荷傳輸能力,進而有效改善了 BiVO4光陽極的光電化學(xué)性能,光電流密度達到4.15 mA/cm2,比同樣方法制備的未摻雜的BiVO4光...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光電化學(xué)池介紹
        1.2.1 光電化學(xué)池結(jié)構(gòu)
        1.2.2 光電化學(xué)池基本原理
    1.3 半導(dǎo)體光電極概述
        1.3.1 光電極材料要求
        1.3.2 幾種光陽極材料介紹
        1.3.3 光陽極的制備方法
        1.3.4 光陽極的改性方法
    1.4 光伏驅(qū)動的光電化學(xué)池研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
        1.4.1 研究現(xiàn)狀
        1.4.2 發(fā)展遇到的問題與挑戰(zhàn)
    1.5 課題的目的、意義及研究內(nèi)容
第二章 實驗涉及藥品、儀器及表征方法
    2.1 實驗主要試劑及儀器
    2.2 實驗主要表征方法
        2.2.1 形貌表征
        2.2.2 晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成表征
        2.2.3 光譜表征
        2.2.4 光電化學(xué)性能表征
第三章 鈷鉬共摻雜釩酸鉍光陽極制備與光電化學(xué)性能測試
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 SEM和TEM分析
        3.3.2 XRD分析
        3.3.3 XPS分析
        3.3.4 UV-vis分析
        3.3.5 光電化學(xué)性能分析
        3.3.6 電荷分離效率分析
        3.3.7 電化學(xué)阻抗分析
        3.3.8 光電化學(xué)分解水性能測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 氫氧化鈷助催化層修飾的釩酸鉍光陽極制備與應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 Co(OH)₂/BiVO₄光陽極制備
        4.2.2 鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)制備
        4.2.3 PSC-Co(OH)₂/BiVO₄集成光電化學(xué)池搭建
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 SEM和TEM分析
        4.3.2 XRD分析
        4.3.3 XPS分析
        4.3.4 UV-vis分析
        4.3.5 光電化學(xué)性能分析
        4.3.6 電荷分離效率分析
        4.3.7 電化學(xué)阻抗分析
        4.3.8 極化曲線分析
        4.3.9 PSC-Co(OH)₂/BiVO₄集成光電化學(xué)池原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.3.10 PSC-Co(OH)₂/BiVO₄集成光電化學(xué)池光電化學(xué)性能分析
        4.3.11 PSC-Co(OH)₂/BiVO₄集成光電化學(xué)池分解水性能測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者與導(dǎo)師簡介
附件



本文編號：3836706