三氧化二铁/助催化剂核壳结构纳米阵列高效光解水阳极的制备及其性能研究

发布时间：2022-01-24 18:26

　　21世纪以来,污染严重的环境问题和能源的日益减少是世界所面临的两大挑战。由于太阳能是清洁能源且具有超高的能量,因此能够充分利用太阳能是人类的终极目标,对它的探索也从未停止过。通过水分解将太阳能转换为氢气形式的化学能可能是解决当今能源和环境危机的终极策略。光电化学（PEC）水分解因为它的低成本、高效率、清洁环保且可工业化生产的特点,所以是水裂解中一种非常有潜能的方式。然而,其性能受到非常缓慢的光阳极水氧化反应的限制。因此,大量研究集中于改善光电化学水氧化反应的光阳极。蠕虫状纳米阵列α型三氧化二铁（WN-α-Fe₂O₃）核-助催化剂壳层构架有望最大限度地提高赤铁矿三氧化二铁的光电化学（PEC）水氧化性能,但它们的制备面临着巨大的挑战,催化剂的促进作用有待于进一步提高。针对这些问题,我们通过原位水热生长然后煅烧的方法得到一层超薄、均匀且致密的Co₃O₄壳层,在赤铁矿（α-Fe₂O₃）上形成大面积、高密度的α-Fe₂O₃... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

半导体的Ef位移示意图

Z 型光电化学装置原理图(实心圆和空圆代表光激发电子和空PEC 水分解的效率，尽可能减少光生载流子复合。在纳小（增加比表面积）而产生载流子于表面，由于纳米，所以水分解过程发生在纳米材料的表面。许多研究

图 1.3 三种情况下半导体/溶液接触的能带学表现（A）两相平衡前；（B）在暗态下两相平衡后；（C）在稳态照明下的准静态平衡对于一个典型的 n 型半导体光阳极，在平衡态下溶液中含有氧化还原物质(例如，O2/H2O)该电极会由于掺杂入半导体中原子的电离而带有多余的正电荷，而该溶液会带有多余的负电荷。正电荷分布在半导体的耗尽层宽度 W 上，而负电荷分布在溶液中靠近电极更窄的区域（亥姆霍兹层）上。n 型半导体通常被用作光阳极，因为在与氧化还原电对的平衡中形成的电场，会由于固体中电场强度下降而发生能带弯曲，这将引导光生少数载流子（n 型半导体的空穴）进入溶液[16]。p型半导体除了离子掺杂物带负电荷溶液带正电荷以外与 n 型半导体性质相似，因此，p 型半导体有利于电子流向界面上带正电荷的受体。电场强度和半导体中的势能势垒取决于半导体的费米能级与-qE(A/A-)值之间的原始能量差。由于电化学势的初始差值约 1eV，半导体中的耗尽层宽度通常约数百纳米，因此半导体中的电场可达 105V cm-1[16]。载流子（电子-空穴对）是

【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2光解水制氢的研究进展[J]. 谭君,王平,闫书一.  四川化工. 2008(04)



本文编号：3607077