析氧催化剂制备、性能优化及应用于氧化铁光阳极优化提高光电化学分解水性能
发布时间：2021-07-28 03:20
析氧反应（OER）由于反应动力学慢成为诸多能源转化及储存过程中的瓶颈步骤,制备高效、廉价的OER催化剂可大大降低反应过电势,提高水氧化效率。光电化学分解水可将太阳能转变为化学能,为缓解能源危机和环境污染提供了可能的解决途径。氧化铁（α-Fe2O3）是一种理想的分解水光阳极材料,然而,由于其空穴扩散距离短、表面OER反应慢等问题,α-Fe2O3光阳极性能还远低于实用化要求。本论文研究探索各种廉价OER催化剂的制备,并尝试将其用于α-Fe2O3光阳极表面,优化其光电化学分解水性能。论文研究设计制备并系统表征了泡沫金属催化析氧电极、微量Au活化的CoFe2O4催化剂（Au-CoFe2O4）和Ag负载的钴铁硫化物复合材料催化剂（Ag-CISC）。探究了微量贵金属如Au,Ag的引入对Co-Fe基析氧催化剂的影响规律。尝试将Au-CoFe2O4
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
由n-型半导体阳极、电解液和金属阴极组成的PEC系统的能带结构示意图
图 1.2 pH=0 时半导体与电解质水溶液接触时半导体的能带位置 (相对于标准氢电极) 和真空能级。为了对比，给出了 HER 和 OER 氧化还原电势[16]。Fig. 1.2 Band edge positions of semiconductors in contact with the aqueous electrolyte at pH = 0relative to NHE and the vacuum level. For comparison, the HER and OER redox potentials are alsopresented[16].1.2.3 α-Fe2O3的性质α-Fe2O3的带隙为 1.9-2.2 eV，最大吸收波长约为 610 nm，可吸收近红外区直至紫外区波长的光，在 AM 1.5 G 模拟太阳光照射下，理论上可产生 12.6 mAcm-2的光电流[17-18]。α-Fe2O3具有刚玉型的晶体结构，是环境条件下热力学最稳定的铁的氧化物，也是氧化铁晶体最常见的形态。此外，Fe 储量丰富、价格低廉、没有毒性，因此 α-Fe2O3是最具前景的光阳极材料之一。虽然 α-Fe2O3的磁学性质与它的 PEC 性能无关，但 Fe 的自旋构型却影响了光电子和载流子的传输性质[19-20]。大量的研究表明 α-Fe2O3的磁学性质取决于两个因素：温度和颗粒尺
从 O2p非键轨道到 Fe3d配体轨道；(3) 同时。中，α-Fe2O3的 PEC 性能并不十分理想，这主要是由) 极短[25]，导电性较差和在酸性介质中稳定性差。此还原电势要高 (图 1.2)，还需要外加电压才能有效分阳极表面水氧化反应的效率主要受以下三个过程的ηe-/h+)、光生空穴向溶液界面以及光电子向集流体的极表面水氧化反应的空穴收集过程 (电荷注入效率一般报道中的实验结果的性能差异如图 1.3 所示。当时，ηct是反应瓶颈；随着电势升高，ηtr和 ηe-/h+先后限压图 (J-V 曲线) 可以看出，通过提高阳极产生的电效提高 PEC 水分解效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]光电催化分解水:电极材料,电极组装和电极表征（英文）[J]. 王志亮,王连洲. Science China Materials. 2018(06)
本文编号：3307100
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
由n-型半导体阳极、电解液和金属阴极组成的PEC系统的能带结构示意图
图 1.2 pH=0 时半导体与电解质水溶液接触时半导体的能带位置 (相对于标准氢电极) 和真空能级。为了对比，给出了 HER 和 OER 氧化还原电势[16]。Fig. 1.2 Band edge positions of semiconductors in contact with the aqueous electrolyte at pH = 0relative to NHE and the vacuum level. For comparison, the HER and OER redox potentials are alsopresented[16].1.2.3 α-Fe2O3的性质α-Fe2O3的带隙为 1.9-2.2 eV，最大吸收波长约为 610 nm，可吸收近红外区直至紫外区波长的光，在 AM 1.5 G 模拟太阳光照射下，理论上可产生 12.6 mAcm-2的光电流[17-18]。α-Fe2O3具有刚玉型的晶体结构，是环境条件下热力学最稳定的铁的氧化物，也是氧化铁晶体最常见的形态。此外，Fe 储量丰富、价格低廉、没有毒性，因此 α-Fe2O3是最具前景的光阳极材料之一。虽然 α-Fe2O3的磁学性质与它的 PEC 性能无关，但 Fe 的自旋构型却影响了光电子和载流子的传输性质[19-20]。大量的研究表明 α-Fe2O3的磁学性质取决于两个因素：温度和颗粒尺
从 O2p非键轨道到 Fe3d配体轨道；(3) 同时。中，α-Fe2O3的 PEC 性能并不十分理想，这主要是由) 极短[25]，导电性较差和在酸性介质中稳定性差。此还原电势要高 (图 1.2)，还需要外加电压才能有效分阳极表面水氧化反应的效率主要受以下三个过程的ηe-/h+)、光生空穴向溶液界面以及光电子向集流体的极表面水氧化反应的空穴收集过程 (电荷注入效率一般报道中的实验结果的性能差异如图 1.3 所示。当时，ηct是反应瓶颈；随着电势升高，ηtr和 ηe-/h+先后限压图 (J-V 曲线) 可以看出，通过提高阳极产生的电效提高 PEC 水分解效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]光电催化分解水:电极材料,电极组装和电极表征（英文）[J]. 王志亮,王连洲. Science China Materials. 2018(06)
本文编号：3307100
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3307100.html
