铁基纳米结构和硒化镍的合成及其电解水性能

发布时间：2021-08-17 06:19

　　日益增长的能源需求、传统化石能源的短缺及严重的空气污染问题,共同激励着研究者们寻找可持续的、可再生的、有效的绿色能源和能源转换技术。氢能具有可循环利用和零污染排放的优势,被认为是绿色能源的理想形式。近几十年来,电、光电催化分解水制氢技术取得了飞速的发展和很大的进步。本文以设计合成高效的电、光电催化材料为出发点,研究了几种铁基纳米结构和硒化镍催化剂的合成及其相结构、形貌与性能调控的新途径,并探索了它们的光电、电催化分解水性能。主要的研究工作如下:1.以无机-有机杂化的硫化铁-二乙烯三胺二维纳米片为前驱物,发展了一种简便的、高效的、二乙烯三胺辅助的化学转化策略,合成了十二面体α-Fe₂O₃纳米晶。研究表明,二乙烯三胺对形成α-Fe₂O₃十二面体纳米结构起到了重要的作用。这种α-Fe₂O₃的十二面体结构具有很好的结晶性,能够提供具有较高光催化活性的{110}晶面。其在可见光照射下,1.0 M KOH溶液中,1.600 V vs.RHE电位下产生的光电流（3.06... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

n型半导体和p型半导体的能级示意图

钛矿光伏器件和电解池相连接的复合光电催化分解水装置的置示意图；（b）能级示意图[6]1-3 Combination of the perovskite tandem cell with electrodes g: (a) Schematic diagram of the water-splitting device; (b) A genergy schematic of the perovskite tandem cell for water splittin

应的吉布斯自由能（△G）约为+237 kJ mol-1。相应的 ΔEθ= 1不会自发进行，必须由外部提供足够的能量才能使水解反应产氧。而在光电催化分解水系统中，水解反应所需要的能量吸收的太阳光的能量和外部电源共同提供的。的条件下完全不需要外部电源的作用，完全利用半导体材料分解水产氢和产氧。在这种理想的情况下，对半导体材料的，需要匹配的带隙和能级位置，如图 1-4 所示[7]。从理论上来的禁带宽度要大于1.23 eV，而入射光源的能量至少要大于带隙发半导体产生光生电子和空穴；另一方面，能级位置也要和匹配，具体来说，如图 1-4 所示，对于催化产氢半反应，需要 H+/H2（0.00 V vs. NHE）的电位更负，而对于催化产氧半反的价带顶比 O2/H2O（1.23 V vs. NHE）的电位更正。在能带结位置越低（电位越正），则表示其氧化能力越强，而导带底的负），则表示其还原能力越强。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有机-无机混合物制备的钼系纳米材料及其电催化析氢性能研究（英文）[J]. 杨勇,徐晓斌,王训.  Science China Materials. 2015(10)



本文编号：3347236