α-Fe 2 O 3 复合纳米棒阵列材料的制备及其光电催化性能研究

发布时间：2022-07-11 09:43

　　人类社会的高速发展面临着日益严重的能源短缺的问题,而光电催化分解水技术有望解决这一难题。数十年来,人们一直致力于研究光电催化分解水的光电极材料。赤铁矿（α-Fe₂O₃）由于禁带宽度合适、储量丰富、无毒和价格低廉等优点受到广泛关注和研究,但光吸收系数小、水氧化速度缓慢、载流子迁移率低以及空穴扩散距离短等劣势导致其光电催化性能较低,光电流密度远远低于理论值。因而,通过改性α-Fe₂O₃提高其光催化性能具有很大的研究价值和现实意义。本文主要通过水热-退火两步法制备了垂直于FTO导电基底的一维α-Fe₂O₃纳米棒阵列材料;并通过旋涂-高温还原两步法在α-Fe₂O₃表面耦合石墨烯,电化学沉积纳米Au颗粒和高温热扩散掺杂Sn的方法来提高α-Fe₂O₃载流子迁移速率,促进光生电子-空穴对的分离,增加对可见光的吸收和提升光电转换效率来提高α-Fe₂O_3<... 

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 光电催化分解水
        1.1.1 光电催化分解水的基本原理
        1.1.2 光电催化分解水的研究历程
        1.1.3 影响光解水活性的因素
    1.2 氧化铁光阳极材料
    1.3 氧化铁光阳极材料的改性手段
        1.3.1 微观形貌调控
        1.3.2 晶体缺陷的调控
        1.3.3 引入表面态
        1.3.4 产氧助催化剂
        1.3.5 异质结
        1.3.6 贵金属或金属负载
    1.4 本论文的选题依据与主要研究内容
        1.4.1 本论文的选题依据
        1.4.2 本论文的主要研究内容
        1.4.3 创新点
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 水热-退火法制备纳米棒阵列材料
        2.2.2 氧化石墨烯的制备
        2.2.3 α-Fe_2O_3/r GO纳米棒阵列材料的制备
        2.2.4 α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列材料的制备
        2.2.5 Sn掺杂的α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列材料的制备
    2.3 纳米棒阵列的主要表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)
        2.3.2 X射线衍射分析仪(XRD)
        2.3.3 电化学测试
第3章 一维α-Fe_2O_3/r GO纳米棒阵列的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 一维α-Fe_2O_3纳米棒阵列的制备
        3.2.2 石墨烯的制备
        3.2.3 α-Fe_2O_3/r GO纳米棒阵列的制备
    3.3 结构表征与形貌分析
        3.3.1 一维β-Fe OOH纳米棒阵列结构及形貌表征
        3.3.2 水热温度对β-Fe OOH纳米棒阵列表面形貌的影响
        3.3.3 石墨烯的表征
        3.3.4 一维α-Fe_2O_3纳米棒阵列材料结构及形貌表征
        3.3.5 一维α-Fe_2O_3/r GO纳米棒阵列结构及形貌表征
        3.3.6 r GO的量对α-Fe_2O_3/r GO纳米棒阵列结构及形貌的影响
    3.4 光电催化性能
        3.4.1 α-Fe_2O_3/r GO纳米棒阵列光电催化性能
        3.4.2 r GO的量对α-Fe_2O_3/r GO纳米棒阵列光电催化性能的影响
    3.5 本章小结
第4章 一维α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列的制备与表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结构表征与形貌分析
        4.3.1 α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列结构表征与形貌分析
        4.3.2 不同成核电压下α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列形貌分析
        4.3.3 不同生长电压下α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列形貌分析
        4.3.4 不同沉积时间下α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列形貌分析
    4.4 光电催化性能
        4.4.1 α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列光电催化性能
        4.4.2 不同成核电压对α-Fe_2O_3/r GO/Au光电催化性能影响
        4.4.3 不同生长电压对α-Fe_2O_3/r GO/Au光电催化性能影响
        4.4.4 不同生长时间对α-Fe_2O_3/r GO/Au光电催化性能影响
    4.5 本章小结
第5章 Sn掺杂α-Fe_2O_3/r GO/Au纳米棒阵列的制备与表征
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结构表征与形貌分析
    5.4 光电催化性能
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本论文的主要结论
    6.2 展望
参考文献
导师评语
答辩委员会决议书
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn掺杂对氧空位型α-Fe2O3纳米颗粒光解水性能的影响[J]. 王祖华,钮东方,李辉成,杜荣斌,徐衡,张新胜.  电化学. 2017(01)
[2]TiO2光解水制氢的研究进展[J]. 谭君,王平,闫书一.  四川化工. 2008(04)



本文编号：3657936