Fe 2 O 3 和Cu 2 O半导体纳米材料的制备及其在光电化学分解水中的应用基础研究

发布时间：2023-04-16 20:21

　　开发清洁的可再生能源是解决能源危机和环境污染的有效途径之一。在诸多清洁能源中,太阳能和氢能是最清洁高效的能源。如何有效地利用太阳能并将其转化为氢能至关重要。从自然界的光合作用受到启发,光电化学分解水(Photoelectrochemical,PEC)被开发出来用以转化太阳能为氢能。由于其低成本、环境友好,PEC分解水是目前最有前景的能源转换技术之一。本论文围绕氧化铁(Fe₂O₃)和氧化亚铜(Cu₂O)材料的合成制备及其分别作为光阳极和光阴极在PEC分解水中的应用进行了系统而深入的研究,所取得的主要结论如下:1.成功制备Ti-Fe₂O₃-FeOOH光阳极,同时,Ti掺杂和FeOOH表面修饰确实能够提高Fe₂O₃的PEC分解水性能,在一个标准太阳光照下,其光电流密度在1.23 V_RHE时达到2.31mA cm^-2,相比于纯的Fe₂O₃的PEC性能(0....

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光电化学催化分解水概述
        1.2.1 光电化学催化分解水简介
        1.2.2 光电化学分解水系统的结构和工作原理
        1.2.3 光阳极光电化学分解水工作原理
        1.2.4 光阴极光电化学分解水工作原理
        1.2.5 光电化学分解水体系的研究现状
    1.3 本论文的选题思路及研究内容
        1.3.1 选题思路
        1.3.2 主要研究内容
第二章 实验技术与表征方法
    2.1 主要药品和试剂
    2.2 实验仪器和测试仪器
    2.3 表征方法
        2.3.1 形貌、结构、成分和光学表征
        2.3.2 PEC计算
第三章 结合体相和表相改性策略协同提高Fe₂O₃光阳极的光电化学分解水性能研究
    3.1 引言
    3.2 Fe₂O₃光阳极的制备
        3.2.1 基底预处理
        3.2.2 Fe₂O₃纳米棒阵列的制备
        3.2.3 Ti掺杂的Fe₂O₃纳米棒阵列的制备
        3.2.4 光电辅助沉积FeOOH电催化剂
        3.2.5 光电化学测试
        3.2.6 电化学阻抗测试和莫特-肖特基测试
    3.3 Fe₂O₃光阳极的结构和成分表征
    3.4 Fe₂O₃光阳极的PEC分解水性能研究
    3.5 Fe₂O₃光阳极的电化学性能探讨及其机理探讨
    3.6 本章小结
第四章 高催化活性的Cu₂O光阴极的制备及其在光电化学分解水中的性能研究
    4.1 引言
    4.2 Cu₂O光阴极的制备
        4.2.1 基底预处理
        4.2.2 电沉积Cu₂O
        4.2.3 原子层沉积(ALD)
        4.2.4 光电化学测试
    4.3 Cu₂O光阴极的结构和成分表征
    4.4 Cu₂O光阴极的PEC分解水性能研究
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表情况
致谢



本文编号：3791804