α-Fe 2 O 3 /Fe-MOFs异质界面的构筑及其光电化学水氧化性能

发布时间：2024-04-22 01:39

　　利用半导体光电极进行太阳能驱动光电化学分解水是一种可持续且环保的可再生能源转换途径。赤铁矿(α-Fe₂O₃)由于具有抗光腐蚀、无毒低成本和天然丰度的特性,成为研究最为广泛的光阳极候选材料之一。然而,固有的低电导率、有限的空穴扩散长度及缓慢的表面氧化动力学等限制因素会严重影响光电催化剂(PEC)器件的性能。因此,设计具有高效光电分解水能力的α-Fe₂O₃基光阳极催化剂具有十分重要的意义。本论文针对上述问题,通过构筑纳米结构的异质结系统对α-Fe₂O₃进行修饰改性,探索形态结构及异质结构对其光电化学分解水性能的影响。相关研究工作如下:(1)通过one-drop法在微米簇Fe₂O₃薄膜上修饰铁基金属有机框架材料MIL-101,制备得到微米簇Fe₂O₃/MIL-101光阳极。并采用化学气相沉积法(CVD),以微米簇Fe₂O₃作为自牺牲...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光电化学分解水的研究进展
        1.2.1 光电化学分解水的技术发展
        1.2.2 光电化学分解水的基本原理
        1.2.3 光电化学水氧化过程对半导体材料的要求
    1.3 α-Fe₂O₃在光电化学水氧化反应中的应用
        1.3.1 α-Fe₂O₃材料的结构特性
        1.3.2 α-Fe₂O₃光阳极的优势与局限性
        1.3.3 α-Fe₂O₃光阳极的修饰与改性
    1.4 金属有机框架材料的研究进展
        1.4.1 金属有机框架材料的简介
        1.4.2 金属有机框架材料在光电化学领域的研究进展
    1.5 论文的选题背景及研究内容
        1.5.1 论文的选题背景
        1.5.2 论文的研究内容
第2章 “One-drop”法构筑Fe₂O₃/MIL-101 异质结及其界面电荷传输机制
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 样品制备
        2.2.3 测试与表征
    2.3 分析与讨论
        2.3.1 Fe₂O₃/MIL-101 的物相结构与化学组成
        2.3.2 Fe₂O₃/MIL-101 的微观形貌和光吸收性质
        2.3.3 Fe₂O₃/MIL-101 的光电化学性能
        2.3.4 Fe₂O₃/MIL-101 的电荷分离与转移机制
        2.3.5 Fe₂O₃/MIL-101 的光电化学水氧化机理
    2.4 本章小结
第3章 化学气相沉积构筑Fe₂O₃@MIL-101 异质结及其光电化学水氧化性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 测试与表征
    3.3 分析与讨论
        3.3.1 MF@M异质薄膜的物相结构、化学组成与微观形貌
        3.3.2 MF@M异质薄膜的孔隙结构与光吸收性质
        3.3.3 MF@M异质薄膜的光电化学性能
        3.3.4 MF@M异质薄膜的电荷分离与转移机制
        3.3.5 MF@M异质薄膜的光电化学水氧化机理
    3.4 本章小结
第4章 具有异质结构Fe₂O₃@MIL-101 纳米阵列的构筑及其电荷传输机制
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 样品制备
        4.2.3 测试与表征
    4.3 分析与讨论
        4.3.1 NF@M纳米棒阵列的晶体结构、化学组成与微观形貌
        4.3.2 NF@M纳米棒阵列的光吸收性质和能带结构
        4.3.3 NF@M纳米棒阵列的光电化学性能
        4.3.4 NF@M纳米棒阵列的电荷分离与转移机制
        4.3.5 NF@M纳米棒阵列的光电化学水氧化机理
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文及专利
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3961739