隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展,對能源的需求越來越大。目前我國主要依靠化石能源,化石能源儲量非常有限,溫室效應(yīng)嚴(yán)重。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,我們必須探索和開發(fā)替代能源,以取代傳統(tǒng)的化石能源。目前公認(rèn)的替代能源有太陽能、風(fēng)能、核能等。其中,太陽能具有儲量豐富、分布廣、成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn),越來越受到相關(guān)研究人員的重視。光電化學(xué)（PEC）水分解是一種有效的太陽能收集方法,并進(jìn)一步以氫氣的形式儲存。氫不僅可以作為清潔能源來滿足我們的需要,而且還可以作為各種化學(xué)工業(yè)的重要原料,如化肥生產(chǎn)、石油煉制等。然而,自然界中氫的儲量非常低,而且其密度非常小,很難直接從自然界中獲得。通常氫氣是通過化石燃料的分解和重整以及電化學(xué)水分解得到的,然而,它可以通過PEC水分解產(chǎn)生。近年來,半導(dǎo)體材料在光催化領(lǐng)域被認(rèn)為是可行的,制備高效的PEC水分解半導(dǎo)體材料是目前的研究熱點(diǎn)。在PEC分解水系統(tǒng)中,制備高性能的光陽極半導(dǎo)體是必不可少的�，F(xiàn)已研究出了使用一系列過渡金屬氧化物,如二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵等作為PEC陽極材料。然而,二氧化鈦、氧化鋅等寬禁帶半導(dǎo)體注定無法滿足PEC水分解光轉(zhuǎn)換效率的要求,因此,越來越多的研究人員將他們的研...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光電化學(xué)水分解
        1.2.1 光電化學(xué)水分解的研究背景
        1.2.2 光電化學(xué)水分解的基本原理
    1.3 常見的光陽極材料
        1.3.1 TiO₂光陽極及其優(yōu)缺點(diǎn)
        1.3.2 WO₃光陽極及其優(yōu)缺點(diǎn)
        1.3.3 ZnO光陽極及其優(yōu)缺點(diǎn)
        1.3.4 SnO₂光陽極及其優(yōu)缺點(diǎn)
        1.3.5 BiVO₄光陽極及其優(yōu)缺點(diǎn)
    1.4 赤鐵礦半導(dǎo)體材料基本介紹
        1.4.1 赤鐵礦光陽極的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
        1.4.2 提升赤鐵礦光陽極性能的途徑
    1.5 常見的半導(dǎo)體改性方法
        1.5.1 形貌調(diào)控
        1.5.2 元素?fù)诫s
        1.5.3 形成異質(zhì)結(jié)
        1.5.4 共催化劑修飾
    1.6 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.6.1 研究內(nèi)容
        1.6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器和表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
    2.2 物理表征
        2.2.1 場發(fā)射顯微鏡(FESEM)
        2.2.2 X射線衍射儀(XRD)
        2.2.3 X射線光電子能譜分析儀(XPS)
        2.2.4 紫外-可見分光光度計(UV-vis)
    2.3 電化學(xué)表征
        2.3.1 線性掃描伏安法(LSV)
        2.3.2 電化學(xué)活性面積分析
        2.3.3 瞬態(tài)電流法(J-t)
        2.3.4 電化學(xué)交流阻抗法(EIS)
        2.3.5 光電轉(zhuǎn)化效率(IPCE)
        2.3.6 莫特-肖特基曲線(M-S)
        2.3.7 應(yīng)用偏差光電轉(zhuǎn)化效率(ABPE)
        2.3.8 光強(qiáng)度調(diào)制光電流光譜(IMPS)
        2.3.9 空穴注入/電子分離效率
    2.4 光陽極材料制備方法
        2.4.1 電化學(xué)沉積法
        2.4.2 水熱合成法
        2.4.3 化學(xué)浴沉積法
        2.4.4 浸漬法
第3章 Ti摻雜增強(qiáng)α-Fe₂O₃光陽極光電解水性能增強(qiáng)機(jī)理的研究
    3.1 引言
    3.2 Fe₂O₃光陽極和Ti:Fe₂O₃光陽極的制備
        3.2.1 FTO玻璃的預(yù)處理
        3.2.2 Fe₂O₃光陽極的制備
        3.2.3 Ti:Fe₂O₃光陽極的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Ti:Fe₂O₃光陽極的微觀形貌和晶體結(jié)構(gòu)
        3.3.2 Ti:Fe₂O₃電極光電化學(xué)行為分析
    3.4 機(jī)理討論
        3.4.1 Ti摻雜增強(qiáng)α-Fe₂O₃光陽極的機(jī)理
    3.5 本章小結(jié)
第4章 通過Co-B修飾改善α-Fe₂O₃光陽極的光電解水性能
    4.1 引言
    4.2 Ti:Fe₂O₃-Co-B及對比光陽極的制備與表征
        4.2.1 Ti:Fe₂O₃光陽極的制備
        4.2.2 Ti:Fe₂O₃-CoOx光陽極的制備
        4.2.3 Ti:Fe₂O₃-NaBH₄光陽極的制備
        4.2.4 Ti:Fe₂O₃-Co-B光陽極的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Ti:Fe₂O₃-Co-B光陽極形貌
        4.3.2 Ti:Fe₂O₃-Co-B光陽極的光電化學(xué)解水行為
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間完成的論文及成果



本文編號：4038166