隨著工業(yè)革命的飛速發(fā)展,全球能源危機和環(huán)境問題日益嚴(yán)重,開發(fā)清潔可再生能源對于解決當(dāng)前能源短缺和環(huán)境污染以實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。利用太陽能光電催化分解水獲取氫能是一項頗具前景的技術(shù),該技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)合適的半導(dǎo)體材料作為光電極。在眾多半導(dǎo)體中,鐵酸鋅(ZnFe₂O₄)憑借適宜的光學(xué)帶隙、能帶結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等特點,成為用于光電化學(xué)水分解的候選材料之一。然而單一的ZnFe₂O₄光電極存在導(dǎo)電性差、表面析氧動力學(xué)慢等缺點,導(dǎo)致ZnFe₂O₄光生載流子分離效率低,實際太陽能產(chǎn)氫效率遠(yuǎn)低于理論值。本文采用水熱法,通過控制前驅(qū)體溶液中的鐵源,制備得到兩種不同形貌的ZnFe₂O₄薄膜并用于光電化學(xué)分解水,探究鐵源對ZnFe₂O₄形貌及光電催化性能的影響機理。通過雙金屬離子梯度摻雜、構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)、負(fù)載助催化劑三種不同方法對ZnFe₂O_...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 半導(dǎo)體光電化學(xué)分解水概述
        1.2.1 半導(dǎo)體光電化學(xué)分解水原理
        1.2.2 半導(dǎo)體光電極材料的研究現(xiàn)狀
            1.2.2.1 光陽極材料
            1.2.2.2 光陰極材料
        1.2.3 改善光電極材料光電性能的方法
            1.2.3.1 形貌調(diào)控
            1.2.3.2 離子摻雜
            1.2.3.3 構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)
            1.2.3.4 負(fù)載助催化劑
    1.3 ZnFe₂O₄光電催化材料
        1.3.1 ZnFe₂O₄的基本性質(zhì)
        1.3.2 ZnFe₂O₄薄膜的制備方法
            1.3.2.1 水熱法
            1.3.2.2 噴霧熱解法
            1.3.2.3 氣溶膠輔助化學(xué)氣相沉積法
        1.3.3 ZnFe₂O₄光電催化材料研究進(jìn)展
    1.4 課題的提出
第二章 實驗部分
    2.1 化學(xué)試劑與設(shè)備
        2.1.1 化學(xué)試劑
        2.1.2 實驗設(shè)備
    2.2 實驗過程
        2.2.1 實驗方案
        2.2.2 實驗內(nèi)容及步驟
            2.2.2.1 不同形貌ZnFe₂O₄薄膜的制備
            2.2.2.2 Cu-Sn雙離子梯度摻雜ZnFe₂O₄薄膜的制備
            2.2.2.3 ZnFe₂O₄/Ag₂S復(fù)合薄膜的制備
            2.2.2.4 ZnFe₂O₄/CoAl-LDH復(fù)合薄膜的制備
    2.3 性能分析測試
        2.3.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.3.3 能譜分析(EDS)
        2.3.4 透射電子顯微鏡分析(TEM)
        2.3.5 紫外可見吸收光譜分析(UV-vis)
        2.3.6 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.3.7 光電化學(xué)(PEC)性能測試
第三章 雙離子梯度摻雜調(diào)控ZnFe₂O₄光電極載流子分離效率及光電性能研究
    3.1 引言
    3.2 不同形貌ZnFe₂O₄的物相分析及光電性能研究
        3.2.1 ZnFe₂O₄的形貌及物相分析
        3.2.2 不同形貌ZnFe₂O₄的光電性能研究
    3.3 Cu-Sn雙離子梯度摻雜ZnFe₂O₄的物相分析及光電性能研究
        3.3.1 Cu離子梯度摻雜ZnFe₂O₄的形貌及光電性能研究
        3.3.2 Sn離子梯度摻雜ZnFe₂O₄的形貌及光電性能研究
        3.3.3 Cu-Sn雙離子梯度摻雜ZnFe₂O₄的形貌及光電性能研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 異質(zhì)結(jié)、助催化劑調(diào)控ZnFe₂O₄光電極載流子分離效率及光電性能研究
    4.1 引言
    4.2 ZnFe₂O₄/Ag₂S的物相分析及光電性能研究
        4.2.1 ZnFe₂O₄/Ag₂S的形貌及物相分析
        4.2.2 ZnFe₂O₄/Ag₂S的光電性能研究
    4.3 ZnFe₂O₄/CoAl-LDH的物相分析及光電性能研究
        4.3.1 ZnFe₂O₄/CoAl-LDH的形貌及物相分析
        4.3.2 ZnFe₂O₄/CoAl-LDH的光電性能研究
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3940461