光電化學分解水體系是提供新型清潔能源的一條重要途徑。摻雜的窄帶隙半導體光陽極既具有較高的太陽光利用率,又能獲得較好的電荷傳輸特性。但摻雜的有效性問題一直是制約光陽極光電化學性能的重要因素。高溫退火可以使雜質原子發(fā)生更有效的替位,但是長時間的高溫退火會對襯底造成破壞。針對以上問題,本文以鈦摻雜氧化鐵（Ti:Fe₂O₃）作為光陽極,進行高溫快速退火處理,研究了高溫快速退火對摻雜Ti原子的激活作用以及對Ti:Fe₂O₃光陽極的光電化學分解水性能的提升作用。具體研究內容如下:1.采用不同濃度（0%-10 a.t.%）的鈦摻雜氧化鐵（Ti:Fe₂O₃）作為光陽極,分別進行傳統(tǒng)馬弗爐500℃與高溫快速退火爐700℃退火處理。測試結果表明,與傳統(tǒng)退火方法相比,高溫快速退火更加有效地激活了Fe₂O₃光陽極中摻雜的Ti,使Ti更有效地替位摻雜到Fe₂O₃晶格中:顯著提高了載流子濃度、電導... 

【文章來源】：東北師范大學吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型的光電化學水分解裝置示意圖

東北師范大學碩士學位論文向移動，發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生氧氣。同樣地，對于 p 型半導體/電解質溶液接觸時產(chǎn)生一個向下的帶彎和一個向內的內建電場(Ein)[9]，電子會在內建電場的作用下液中移動，發(fā)生還原反應，產(chǎn)生氫氣。 常用的光陽極材料在光電化學水分解過程中，光陽極的四電子轉移析氧反應是限制 PEC 水分解效鍵步驟，因此開發(fā)高效的光陽極至關重要。圖 1.2 顯示了代表性的光陽極材料的其導、價帶位置[10]。

(1.9-2.2 eV)以及低成本、環(huán)保等。2O3光陽極的研究現(xiàn)狀e2O3光陽極的基本性質.2.2 節(jié)中我們已經(jīng)介紹了多種優(yōu)秀的光陽極材料，其中氧化鐵由于其自身前研究熱門的光陽極材料之一，下面我們主要從晶體結構、光學性質和能面對氧化鐵的基本性質進行介紹。結構種晶態(tài)氧化鐵多形體中，α-Fe2O3 是最穩(wěn)定、用途最廣泛的一種，可以形構。α-Fe2O3 屬于斜方六面體晶系，與剛玉(α-Al2O3)是相同結構。氧化鐵圖 1.3 所示，O2-陰離子沿[001]c 軸方向排列成六方密排格子；Fe3+陽離子)面組成的八面體的三分之二，形成了 Fe2O9二聚體。每一對相鄰的 Fe2O共享一個面，而這些二聚體沿著ｃ軸形成鏈狀結構[27,28]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]穩(wěn)定高效α-Fe2O3光電化學水分解——合理的材料設計和載流子動力學[J]. 謝佳樂,楊萍萍,李長明.  材料導報. 2018(07)



本文編號：3417490