ZnO-CdSe复合薄膜的改性及其光电化学性能研究

发布时间：2021-03-27 23:20

　　光电催化技术在解决能源危机问题上潜力巨大,使得可控形貌的ZnO和可见光吸收的CdSe等材料备受关注,但目前ZnO-CdSe光电极由于光生载流子的二次复合率高,光电转换率低。为此,本文利用原位转换法制备出性能良好的ZnO-CdSe光阳极,优化二者接触界面,减少电子传递势垒;利用无机半导体硒化铜改性光阳极构建p-n异质结,利用有机半导体材料PEDOT修饰硒化物的表面态,减少光生载流子的复合率,成功提高ZnO-CdSe光阳极光电化学性能。首先采用点涂法种子层和水热法制备ZnO纳米棒,通过原位离子交换得到ZnO-CdSe光阳极,优化二者界面。ZnO的一维纳米棒结构提供大的反应比表面积,CdSe层大大增加了光阳极的可见光吸收能力。实验结果表明,最佳的ZnO-CdSe光阳极在100 mW/cm²可见光下可以产生7.5 mA/cm²的光电流（0 V vs Ag/AgCl）。在此基础上,通过三次离子交换制备ZnO-CdSe-Cu_xSe光阳极,在100 mW/cm²模拟太阳光下得到约11 mA/cm²

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光催化原理示意图

[22]。光催化利用太阳能，不会额外消耗其他能源，将环境中的污染生氢气[23]。自然界中光催化反应的代表就是植物的光合作用，利用，产生有机物与氧气，光催化反应受到光合作用的启发，制备 Z 型高光生电子迁移效率，促进光催化反应的进行[24]。λ0=1240/Eg年来半导体光催化剂光催化效率不断提高，将光催化技术应用于实来越多的问题。首先，半导体光催化剂几乎都是纳米级颗粒，在水回收再利用的问题很难解决[25]。为了解决这一问题，科研工作者提性的方法，比如制备具有磁性的光催化剂[26]，磁性光催化剂通常是物质与其他光催化剂复合[27]，形成磁性复合光催化剂。或者先制光催化材料负载在磁核外层[28]。但磁性光催化剂回收通常需要通电且有些光催化剂复合后光催化性能会降低。1993 年[29]，Vinodgopa TiO2电极在光照和外加电压下可以降解许多种有机污染物，创造性化学的理论。

ZnO-CdSe 复合薄膜的改性及其光电化学性能研究ZnFe2O4、CdS 和 ZnO 之间形成Ⅱ型异质结，并且，ZnFe2O4纳米粒子作为空穴受体，保护 CdS 避免光腐蚀，载流子的分离、光阳极的稳定性都得到改善。Katarzyna[32]报告了一种零偏压的半人工串联组合，将二酮吡咯染料敏化 TiO2光电极与氢化酶组合起来，实现了光催化全解水产氢。在 ZnO 纳米线上构建Au@CdS 组成核壳结构，Au 分别与 CdS 和 ZnO 交互作用，提高了电荷转移效率，在可见光光照射下，Au@CdSZnOPEC电池[33]无外置偏压时IPCE可以达到14.8%。高丽丽等人[34]成功复合了导电性良好的 NiMoO4与 BiVO4，形成异质结提高了光吸收能力、电荷分离效率和表面电荷转移效率，在此基础上继续沉积磷酸钴作为析氧反应助催化剂，在 1.23 V（NHE）时，光电极的光电流密度为 5.3 mA/cm2。光电化学（PEC）水裂解是一种简单、有效、廉价、清洁的制氢新技术，光电化学裂解水制氢的原理如图 1-3 所示[35]。


本文编号：3104419