磷化镓纳米孔阵列光阳极材料的制备及其光电化学性能研究

发布时间：2021-01-06 13:40

　　光电化学制氢是利用太阳能的有效方式之一。在各种光电催化活性材料中,Ga P具有合适的能带位置和较小的带隙宽度等优点,是非常有前景的太阳光电催化制氢光电极材料。然而,实现优良和稳定的光电化学性能,平面块体Ga P材料仍然存在一些缺点:1)稳定性差;2)光吸收率低;3)光生载流子扩散距离短。通过微纳结构调控,可以有效地改善这些问题。但传统的Ga P纳米结构的制备方法过程繁琐,且用到强酸等危险试剂,限制了Ga P光电极的大规模生产、应用。在本论文的研究中,我们使用中性Na Br溶液为电解液,在电化学刻蚀过程中采用线性扫描的刻蚀电压,可以使得Ga P多孔层表面的无序层在刻蚀过程中直接被去除,一步法直接制备大面积、高度有序的Ga P纳米孔阵列。Ga P纳米孔表面呈三角形状,内部孔壁为起伏的锯齿形,进一步增加了纳米结构的比表面积和对光的吸收。通过改变Na Br溶液的浓度和刻蚀电压的扫描速率,可以调节纳米孔的尺寸。将所制备的三维Ga P纳米孔阵列用于光电化学产氢体系的光阳极,表现出良好的光电化学性能。最大光电流密度为5.65 m A·cm-2,是之前研究成果2.3倍,是平面Ga P光电极的58.3倍... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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世界能源消耗变化趋势

上海交通大学硕士学位论文 绪论化石能源面临枯竭和环境日益恶化的情况下，太阳能因为绿色环保、取之不尽等优点，必将在未来的能源结构中扮演重要的角色。然而，太阳能同时具有间歇性的特点，在每天不同时刻同一地点的光照是不同的，并且随季节会发生一定的变化[3]。因此，如何高效利用太阳能是摆在人们面前的重要课题。

自从 20 世纪 70 年代早期，日本科学家 Fujishima 和 Honda 发现光激发 niO2单晶电极发生光辅助的水分解以来[10]，通过太阳能水分解来实现大规模生氢能源的制备受到了极大的关注。科学家们开展了大量的基于半导体的光和光电化学水分解研究。氢能在未来的可持续能源社会中将会起着非常重要用，氢气是发展低碳排放经济的极好的能源载体。首先，它具有高热值，是的三倍和天然气的四倍。此外，在氢气燃烧过程中不产生温室气体。因此，阳能以氢气的形式存储起来被认为是未来开发清洁可持续能源最理想的路一。第二，氢是最丰富的元素，可以从广泛的物质中获得。第三，氢气是也学工业中重要的化学试剂，可通过如费托反应和甲醇的合成等化学过程实O2再循环[11]。.2 光电化学水分解.2.1 光电化学水分解的原理


本文编号：2960671