提高BiVO_4和α-Fe_2O_3可见光光电催化活性和光电化学保护Cu

发布时间：2017-03-18 21:07

  本文关键词：提高BiVO_4和α-Fe_2O_3可见光光电催化活性和光电化学保护Cu，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：经济的快速发展带来的能源短缺是人类目前面临的重要难题,因此寻找清洁高效的新能源就显得尤为重要。太阳能取之不尽、无污染、可再生；氢能燃烧值高、燃烧产物无污染。因此,利用太阳能光催化分解水制氢,成为当今新能源研究热点之一。 BiVO4和α-Fe2O3作为可见光催化剂,价格低廉、无毒,是比较理想的光催化分解水材料,但存在光生电子-空穴复合严重、电荷界面转移慢等缺点。虽已采用多种方法提高其光电转换效率,但仍远低于理论最大值,且大多数方法复杂或成本高。本论文以提高其光电化学氧化水性能或光电化学活性为目的,主要采用简单、经济的电化学还原和电沉积等方法对其改性。 论文第一部分采用金属有机物分解的方法在铟导电玻璃(ITO)上制备了BiVO4电极,然后在三电极体系中对其电化学还原处理。结果显示,处理后电极光电催化性能有大幅度的提高。采用扫描电镜(SEM)、X射线单晶衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS), Raman等方法对其表征,并用电化学阻抗谱(EIS), Mott-Schottky (M-S)等测试方法研究了其光生电荷界面转移、复合及导电性等性质。结果表明性能提高主要是由于电荷转移加快、复合减少引起。该方法简单、经济、可控性强。 第二部分采用溶胶凝胶法在ITO上制备了α-Fe2O3和掺Ti α-Fe2O薄膜电极,然后在其表面电沉积FeOOH。结果显示FeOOH表面修饰后的电极光电催化性能有较大提高。采用SEM、EDS、XRD、Raman等方法对电极进行表征,并结合EIS和M-S等研究了光生电荷界面转移、复合及导电性等。结果证明光电催化性能提高主要是由界面电荷转移加快、复合减少等引起。这为提高赤铁矿光电催化活性提供了新的方法。 金属腐蚀给国民经济和人们生活带来巨大损失。传统的牺牲阳极保护法是不断消耗阳极而保护金属阴极,需阶段补偿。半导体光催化技术用于金属防腐蚀寿命长、成本低,但目前大多采用TiO2,只能利用紫外光部分。论文第三部分是利用联吡啶钌(N719)染料敏化Ti02电极对铜进行可见光光电化学保护,研究了体系组成如pH、气体环境、碘离子等对短路光电流的影响。结果显示上述体系可利用可见光实现对铜的保护。这为金属防腐蚀和太阳能利用提供了新视角。
【关键词】：光电催化 可见光 BiVO_4 α-Fe_2O_3 光电保护
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O643.3
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-35
• 1. 前言14
• 2. 半导体光催化技术研究现状14-25
• 2.1 半导体光催化的基本原理与特点14-16
• 2.2 半导体光催化应用16-18
• 2.3 半导体光催化活性影响因素18-20
• 2.4 提高半导体光催化活性主要方法20-23
• 2.5 BiVO_4和α-Fe_2O_3的光电催化性质23-25
• 3. 半导体光催化技术目前存在的主要问题25-26
• 4. 光电化学防腐蚀26-27
• 4.1 基本原理26-27
• 4.2 光电化学防腐蚀研究现状27
• 5. 论文的选题依据、目的、意义与研究内容27-28
• 5.1 论文的选题依据、目的、意义27-28
• 5.2 研究内容28
• 参考文献28-35
• 第2章 研究方法35-44
• 1. 化学试剂和仪器35-36
• 1.1 化学试剂、规格和生产厂家35-36
• 1.2 实验仪器36
• 2. 测试方法36-43
• 2.1 样品表征36-38
• 2.2 电化学测试38-40
• 2.3 光电化学测试40-41
• 2.4 染料吸附相对表面积测试41-42
• 2.5 铜离子浓度分析42-43
• 参考文献43-44
• 第3章 电化学还原处理BiVO_4薄膜电极提高光电催化性能44-58
• 1. 前言44
• 2. 研究方法44-45
• 2.1 BiVO_4薄膜电极的制备44
• 2.2 电化学还原处理44-45
• 2.3 光电化学测试方法45
• 2.4 电极结构表征测试方法45
• 3. 实验结果与讨论45-54
• 3.1 电极电还原处理前后的光电性能45-47
• 3.2 电还原处理对电极形貌、晶体结构和化学组成的影响47-50
• 3.3 光电化学活性提高机理50-54
• 4. 本章结论54-55
• 参考文献55-58
• 第4章 电沉积FeOOH提高α-Fe_2O_3光电催化活性58-71
• 1. 前言58
• 2. 实验方法58-59
• 2.1 电极制备58-59
• 2.2 电化学和光电化学测试59
• 3. 实验结果与讨论59-68
• 3.1 电沉积FeOOH前后电极的光电化学性能59-63
• 3.2 电沉积FeOOH前后的电极形貌、晶体结构和元素组成63-64
• 3.3 光电性能提高机理64-68
• 4. 本章结论68
• 参考文献68-71
• 第5章 染料敏化TiO_2可见光光电化学保护Cu71-79
• 1. 前言71
• 2. 实验方法71-73
• 2.1 电极制备71-72
• 2.2 光电化学测试72
• 2.3 铜离子浓度分析72-73
• 3. 实验结果与讨论73-76
• 3.1 N719染料敏化TiO_2薄膜电极吸收光谱73
• 3.2 可见光照时N719染料敏化TiO_2薄膜电极的开路电位73-74
• 3.3 短路光电流与光电化学电池体系组成的关系74-75
• 3.4 N719染料敏化TiO_2薄膜电极可见光光电化学保护Cu75-76
• 4. 本章结论76-77
• 参考文献77-79
• 第6章 总结与展望79-80
• 1. 总结79
• 2. 工作展望79-80
• 附录：硕士期间的科研成果80-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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3 冷文华;朱红乔;;结合(光)电化学方法研究光催化降解污染物反应[J];电化学;2013年05期

4 杜卫平;李臻;冷文华;许宜铭;;氧化铁和羟基氧化铁光催化还原银离子[J];物理化学学报;2009年08期

5 刘熙娟,朱绍龙;TiO_2薄膜在灯具上的应用[J];照明工程学报;2004年01期

6 上官鹏鹏;童少平;李海丽;冷文华;;电位对α-Fe_2O_3和掺钛α-Fe_2O_3光氧化水电荷转移速率常数的影响[J];物理化学学报;2013年09期

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本文编号：255035