氧化铁光阳极的制备及其光电化学水解性质研究
发布时间：2021-10-09 19:50
光电化学（PEC）水解是解决能源短缺的有效手段之一。理论研究发现氧化铁（α-Fe2O3）是理想的PEC水解转化材料。但实际操作中,氧化铁并未表现出应有的完美性能,这由其本身多种固有的缺陷所致,如空穴扩散距离短、空穴在氧化铁/电解液界面处传输电阻大。为此,开展了以下工作:（1）通过阳极氧化法在A3碳钢上制备氧化铁纳米管光阳极,并用L-半胱氨酸进行表面修饰来增强其PEC水解。分析发现,L-半胱氨酸提升氧化铁表面稳定性、降低界面电阻并促进空穴转移。（2）通过控制沉积时间来优化在FTO上电沉积出的氧化铁薄膜光阳极,再用光助电沉积法使NiOOH沉积在其表面来增强PEC水解。分析发现,NiOOH覆盖在Fe2O3表面构成的p-n异质结可加剧能带弯曲并促进载流子转移。（3）通过水热法合成出氧化铁纳米棒光阳极,并用第二步短时间高温退火来增强其PEC水解。结果表明高温退火使FTO中的Sn元素扩散到氧化铁中,加速电子传导,同时高温退火也使光阳极表面润湿性变好,使得电解质更易与光阳极表面的活性位点相接触。本工作中三种不同微...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球能源贸易平衡图
图 1.2 新能源的发展演变图Fig. 1.2 Evolution of energy supply in the Energy Scenario地球上所有能量均来自太阳能，所以新能源的开发必然也离不开太阳能此外，地球上丰富的海水资源又可视为 H2廉价的生产原料。因此通过人用的方法，即光电化学（photoelectrochemical，简写 PEC）水解（也称分解水续性地制备氢气。同时，2016 年在美国能源部（U.S. Department of Ener
图 1.3 PEC 水解过程示意图Fig. 1.3 Schematic illustration of PEC water splitting3 半导体光阳极材料的选择水解作为典型吸热反应，该过程中的每个水分子均需吸收 1.23 eV 的能量[总反应见式 1.1，碱性环境下阴极反应和阳极反应分别见式 1.2 和式 1.3：→↑↑222OH21H O E0= 1.23 eV （1→↑2-22H O+2e2OH+H0 V vs. NHE （1→↑22-4O H-4e2HO+O1.23 V vs. RHE （1由于 1.23 eV 的分解能量较小，所以理论上只要外加较小的电压，就可源源地产生氢气与氧气。但是，动力学分析可知该阳极过程涉及 4 电子转移，而
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基催化剂的研究进展[J]. 林志峰,胡日茗,周晓龙. 化工学报. 2017(S1)
[2]电化学交流阻抗在量子点敏化太阳电池中的应用[J]. 靳斌斌. 广州化工. 2017(05)
[3]钢筋在碱激发矿渣模拟孔溶液中的钝化及腐蚀性能[J]. 喻骁,蒋林华,高海浪,于旭,张雪颖. 四川大学学报(工程科学版). 2015(05)
[4]碳量子点负载TiO2纳米棒阵列的光电化学性能[J]. 石鑫,徐建萍,李霖霖,王昶,李岚. 发光学报. 2015(08)
[5]用于光电化学水分解的高光氢转换效率TiO2纳米棒阵列[J]. 王鹏,汪德高,彭程,樊春海. 核技术. 2012(06)
[6]有机-无机复合CdS纳米晶的制备及表征[J]. 娄文静,陈淼. 材料科学与工程学报. 2005(06)
[7]纳米氧化铁的制备方法及进展[J]. 胡鸿飞,李大成,吉红兵. 四川有色金属. 2001(01)
硕士论文
[1]纳米晶二氧化钛及其复合物的制备和光电性质研究[D]. 谢超飞.河南大学 2009
[2]纳米α-Fe2O3和α-FeOOH尺寸效应对结构及性质的影响[D]. 吕莉.内蒙古大学 2006
本文编号：3426907
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球能源贸易平衡图
图 1.2 新能源的发展演变图Fig. 1.2 Evolution of energy supply in the Energy Scenario地球上所有能量均来自太阳能，所以新能源的开发必然也离不开太阳能此外，地球上丰富的海水资源又可视为 H2廉价的生产原料。因此通过人用的方法，即光电化学（photoelectrochemical，简写 PEC）水解（也称分解水续性地制备氢气。同时，2016 年在美国能源部（U.S. Department of Ener
图 1.3 PEC 水解过程示意图Fig. 1.3 Schematic illustration of PEC water splitting3 半导体光阳极材料的选择水解作为典型吸热反应，该过程中的每个水分子均需吸收 1.23 eV 的能量[总反应见式 1.1，碱性环境下阴极反应和阳极反应分别见式 1.2 和式 1.3：→↑↑222OH21H O E0= 1.23 eV （1→↑2-22H O+2e2OH+H0 V vs. NHE （1→↑22-4O H-4e2HO+O1.23 V vs. RHE （1由于 1.23 eV 的分解能量较小，所以理论上只要外加较小的电压，就可源源地产生氢气与氧气。但是，动力学分析可知该阳极过程涉及 4 电子转移，而
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基催化剂的研究进展[J]. 林志峰,胡日茗,周晓龙. 化工学报. 2017(S1)
[2]电化学交流阻抗在量子点敏化太阳电池中的应用[J]. 靳斌斌. 广州化工. 2017(05)
[3]钢筋在碱激发矿渣模拟孔溶液中的钝化及腐蚀性能[J]. 喻骁,蒋林华,高海浪,于旭,张雪颖. 四川大学学报(工程科学版). 2015(05)
[4]碳量子点负载TiO2纳米棒阵列的光电化学性能[J]. 石鑫,徐建萍,李霖霖,王昶,李岚. 发光学报. 2015(08)
[5]用于光电化学水分解的高光氢转换效率TiO2纳米棒阵列[J]. 王鹏,汪德高,彭程,樊春海. 核技术. 2012(06)
[6]有机-无机复合CdS纳米晶的制备及表征[J]. 娄文静,陈淼. 材料科学与工程学报. 2005(06)
[7]纳米氧化铁的制备方法及进展[J]. 胡鸿飞,李大成,吉红兵. 四川有色金属. 2001(01)
硕士论文
[1]纳米晶二氧化钛及其复合物的制备和光电性质研究[D]. 谢超飞.河南大学 2009
[2]纳米α-Fe2O3和α-FeOOH尺寸效应对结构及性质的影响[D]. 吕莉.内蒙古大学 2006
本文编号：3426907
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